基于热可逆Diels-Alder反应的聚氨酯热熔胶的研究

【作者】伍梅银；

【摘要】聚氨酯热熔胶是目前世界上应用最为广泛的粘合剂之一,本论文提出了一种全新的合成路线,利用N,N’-羰基二咪唑(CDI)的高反应活性,合成了两种不同软段的呋喃环封端的非异氰酸酯聚氨酯预聚体,再利用糠胺(FA)与双马来酰亚胺(BMI)之间的DA反应进行扩链,最终制备得到了含有DA键的聚氨酯热熔胶,其既具备热塑性聚氨酯热熔胶的重复使用性能,又具备反应型热熔胶的化学固化能力。1、以聚己二酸-1,4-丁二醇酯(PBA)为软段合成了含DA键聚酯类聚氨酯热熔胶PBA-PU,利用1H NMR、FT-IR、DSC和TGA对中间产物PCF和最终产物PBA-PU进行了表征;利用1H NMR和DSC测试研究了样品的热可逆性能,结果显示PBA-PU具备优异的热可逆性能,在固体样品中仅需30min时间即有50%左右的DA键重新生成,并且此过程可以重复至少三次;拉伸测试表明PBA-PU样品具备良好的力学性能,原样的断裂拉伸强度达到了8.64Mpa,并且在一定范围内,其力学强度会随着硬段含量的提高而提高;流变测试表明PBA-PU样品的黏度可随着温度的升高急剧下降,在110℃下恒温10min后最低黏度可达5.2Pa·s,经过四次热循环处理后其最低黏度为8.8Pa·s,循环性能良好;铁片单搭接测试表明PBA-PU样品具备良好的粘接性能,PBA-PU-25样品的粘接强度最大,达到了7.07MPa,并且循环粘接三次后其粘接强度仍有6.83MPa,具备优异的重复使用性能。2、以聚四亚甲基醚二醇(PTMG)为软段合成了含DA键聚醚类聚氨酯热熔胶PTMG-PU,利用1H NMR、FT-IR、DSC和TGA对中间产物PMCF和最终产物PTMG-PU进行了表征;利用1H NMR和DSC对样品的热可逆性能进行测试,结果显示PTMG-PU具备优异的热可逆性能,在固体样品中,仅需30min时间即有60%左右的DA键重新生成,并且此过程可以重复至少三次;拉伸测试表明PTMG-PU样品具备良好的力学性能,其力学强度会随着硬段含量的提高而提高,拉伸断裂强度最高可达7.59MPa;流变测试表明PTMG-PU样品的黏度可随着温度的升高急剧下降,在110℃下恒温10min后最低黏度可达3.2Pa·s,热循环四次后其最低黏度为7.4Pa·s,循环性能良好;铁片单搭接测试表明PTMG-PU样品具备良好的粘接性能,其中PTMG-PU-25样品的循环粘接强度最好,初始粘接强度即为6.11MPa,并且循环粘接三次后其粘接强度仍有6.83MPa,具备优异的重复使用性能。

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