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甯波材料所在聚乳酸鏈的含量對聚醚酯型HMDI基聚氨酯的結構與性能影響研究方面取得進展
日期:2019-06-19, 查看:118 字體大小:

      聚氨酯是一种嵌段类的共聚物,通常呈现微相分离的形貌,具有较好的机械强度和优良的循环拉伸性能。基于脂肪族异氰酸酯的聚氨酯具有透明、不易黄化的优点,但是其机械强度往往较低,循环拉伸性能普遍较差。聚乳酸是一种生物基可降解材料,其原料来源广泛,产品使用与终结绿色环保,并且具有较高的机械强度。将聚乳酸链引入脂肪族异氰酸酯基的聚氨酯中作为软段,可以在提高聚氨酯的力学性能的同时提高绿色成份含量。因此,研究聚乳酸链段对聚氨酯材料的结构与性能的影响具有重要意义。

  基于上述背景,中國科學院甯波材料技術與工程研究所生物基高分子課題組張若愚研究員等人采用開環共聚的方式,以丙交酯爲單體,1,4-丁二醇爲鏈轉移劑,合成低分子量的聚乳酸二元醇(PLLA)。然後以PLLA、聚四氫呋喃二元醇(PTMG)爲軟段,4,4'-二環己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)和1,4-丁二醇(BDO)爲硬段,采用二步法合成一系列不同PLLA含量的聚氨酯材料(如圖1)。應力應變曲線表明PLLA含量越高,會使聚氨酯材料的機械強度越好,但是也會同時降低斷裂伸長率(如圖2)。拉伸過程也會破壞聚氨酯材料中的PLLA晶體以及異氰酸硬段與PLLA鏈間的氫鍵(如圖3)。

  該工作即將發表于Chinese Journal of Polymer Science,硕士研究生石磊是该论文的第一作者,张若愚研究员、朱锦研究员和汤兆宾高级工程师为通讯作者。该项工作得到国家重点研发项目(No. 2017YFB0309300),国家自然科学基金(No. 51773218),中科院青年创新促进会(No. 2018338), 以及宁波市自然科学基金(No. 2018A610109)的资助。

  

图1 聚氨酯样品的合成

 

图2 聚氨酯材料的应力应变曲线

图3 拉伸前后聚氨酯材料的微观结构示意图

  (高分子事业部 石磊)

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