非異氰酸酯聚氨酯的制備及其表征.pdf

1、聚氨酯是合成樹(shù)脂材料的重要代表，由于其傳統(tǒng)原材料異氰酸酯的有毒性和濕敏性，需要改良性能，探索更綠色環(huán)保的新途徑。環(huán)碳酸酯和多元胺是制備聚氨酯的綠色方法。而且得到產(chǎn)物可以形成分子內(nèi)氫鍵而具有比傳統(tǒng)聚氨酯更好的耐水解性。這種有望替代傳統(tǒng)聚氨酯材料的新化合物還未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。高分子材料的模擬是一個(gè)行之有效的方法。它具有開(kāi)發(fā)周期短，實(shí)驗(yàn)速度快易操作的特點(diǎn)，同時(shí)避免人力物力的浪費(fèi)。人們對(duì)新的化學(xué)反應(yīng)的要求總會(huì)走到機(jī)理層面，單純的合成方法

2、只能積累經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。更多的信息需要模型和理論對(duì)反應(yīng)過(guò)程和分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行解釋，來(lái)幫助人們?nèi)ジ美斫饨Y(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，從而在性能與應(yīng)用方面得到突破。本文通過(guò)制備一種非異氰酸酯聚氨酯并表征相關(guān)參數(shù)，探索了合成環(huán)碳酸酯的工藝條件，然后提出兩個(gè)關(guān)于線性非異氰酸酯聚氨酯（NIPU）模型來(lái)初步表明NIPU體系結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，并用模型預(yù)測(cè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，這一重要的高分子物理量，以期對(duì)日后的具有工程價(jià)值的交聯(lián)NIPU制備提供一定的指導(dǎo)。
　　首先，以

3、乙二醇二縮水甘油醚通過(guò)兩步法合成線型NIPU。兩步法即，第一步生成乙二醇二縮水環(huán)碳酸酯；第二步通過(guò)生成的環(huán)碳酸酯作反應(yīng)物制備NIPU。環(huán)碳酸酯的最適工藝條件為反應(yīng)的最佳條件為：反應(yīng)溫度為120℃，CO2壓力為2.5MPa，催化劑為三苯基膦，反應(yīng)時(shí)間為8小時(shí)。
　　然后，以旋轉(zhuǎn)異構(gòu)態(tài)（RIS）為理論基礎(chǔ)，通過(guò) Monte Carlo法選出具有代表性的構(gòu)象鏈，然后通過(guò)尋找能量最優(yōu)結(jié)構(gòu)以模擬真實(shí)的線型NIPU聚合物體系。建立了模型之后模

4、擬實(shí)際環(huán)境，對(duì)體系進(jìn)行淬火處理。也就對(duì)是處于高溫下的分子，快速冷卻，生成的是無(wú)規(guī)則的玻璃態(tài)。使用Materials Studio材料模擬軟件進(jìn)行相關(guān)分子結(jié)構(gòu)的建模，并使用軟件提供的模塊模擬淬火過(guò)程，對(duì)得到溫度和體積的數(shù)據(jù)作圖求得玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，結(jié)果表明該模型對(duì)具有柔性結(jié)構(gòu)的線性NIPU具有較好地預(yù)測(cè)能力，對(duì)于含有苯環(huán)的剛性結(jié)構(gòu)的線性NIPU具有正偏差。
　　最后，根據(jù)上述提出的計(jì)算模型的不足，提出一個(gè)適于小型計(jì)算機(jī)的探索性的計(jì)算模