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有机硅材料具有很多独特的优异性能,如较低的玻璃化转变温度,优异的耐热、耐老化性能,良好的耐候性和耐臭氧性,还有很好的电绝缘性能和生理惰性等,但是其机械性能和表面附着力差,且成本较高等缺点,很大程度上限制了它的广泛应用。聚氨酯的机械性能优异、耐磨性和耐疲劳性优良,但是耐热性和疏水性差,限制了它在很多领域的应用。通过嵌段共聚,将具有优异性能的有机硅引入聚氨酯分子链中,使合成的新型聚氨酯同时具备两者的优异性能。 本文采用嵌段共聚的方法,经过预聚物合成反应和扩链反应两步本体聚合,成功制备了机械性能好、耐热性能优异、耐低温性能和疏水性良好的含有机硅嵌段的聚氨酯共聚物,采用红外测试(FT-IR),扫描电镜测试(SEM-EDX),机械性能测试(MP),水接触角测试(WCA),差示扫描量热分析(DSC),热失重分析(TGA),表征了热塑性聚氨酯共聚物(TPU)的化学组成、微观形态、机械性能、表面疏水性能和热性能,详细探讨了TPU的制备及结构对其性能的影响。本文主要的研究内容如下: 1.以纯聚醚(聚酯)二元醇作为软段,制备了一系列不同软段结构的TPU,研究了软段聚醚(聚酯)的分子量及结构类型对TPU性能的影响。研究发现,聚酯型TPU的力学性能比聚醚型TPU优异,聚酯多元醇分子量的增加,机械性能更优异,而聚醚多元醇分子量增加,机械性能变差;聚醚型TPU的耐低温性能优于聚酯型TPU,分子量增大,玻璃化转变温度降低;聚酯型TPU的热稳定性比聚醚型TPU优异。 2.分别采用有机硅链段分子量不同的ABA型嵌段聚醚和聚醚(PPO)链段分子量不同的ABA型嵌段聚醚作为软段,制备了一系列聚氨酯共聚物,并分别研究了软段中有机硅链段的分子量及PPO链段的分子量对制备的TPU机械性能、耐热性能、低温性能及疏水性能的影响。研究发现,当ABA型嵌段聚醚软段中有机硅链段分子量为1636 g/mol,聚醚(PPO)链段分子量为1000 g/mol时,制备的TPU的机械性能、耐高低温性能及表面疏水性能等综合性能比其他结构的ABA型嵌段聚醚软段制备的TPU综合性能优异。 3.通过改变硬段的质量百分含量制备了一系列聚氨酯共聚物,探究了硬段质量百分含量对制备的TPU的机械性能、耐热性能、低温性能和疏水性能的影响。研究发现,当软段ABA型嵌段聚醚分子量和结构固定时,硬段质量百分含量在30%时,制备的TPU具有很好的机械性能、优异的耐高低温性能以及极好的表面疏水性能。