脂環族/直鎖脂肪族硬段複合がポリウレタン混合材料の構造および性能に与える影響

Yu-jie Wang ,  

Jia-tian Liu ,  

You-qi Jing ,  

Fei Wang ,  

Chun-dong Chen ,  

Ya-yong Hu ,  

摘要

ポリカーボネート二価ポリオールを軟段とし、1,4-ブタンジオールをチェーンエクステンダーとして用い、イソフォルオンドイソシアネート(IPDI)およびヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を用いて脂環族硬段を有するポリウレタン(R-PCPU)および直鎖脂肪族硬段を有するポリウレタン(L-PCPU)を合成し、溶液共混法により異なる質量比のR-PCPU/L-PCPU混合材料(PUB)を調製した。フーリエ変換赤外分光法(FTIR)、熱重量分析(TGA)、X線回折(XRD)、示差走査熱量測定(DSC)、万能試験機によりPUBの構造および性能を評価した。結果は、硬段の空間的立体障害の影響により、L-PCPU中の水素結合作用および微相分離程度がR-PCPUより高く、両者共にPUB中でのL-PCPU含量の増加に伴い増強されることを示した。R-PCPUは軟段の結晶化を主とし(融解温度約43.26 ℃)、L-PCPUは硬段の結晶化を主とし(融解温度約168.66 ℃)、PUBは軟段および硬段の同時結晶化を示し、軟段の結晶化能はL-PCPU含量増加に伴い低下し、硬段の結晶化能は増加した。環状および直鎖硬段の相乗効果により、PUBは力学的特性の制御可能な調整を実現し、R-PCPUを上回る破断伸長率(最高900%)とL-PCPUを上回る引張強度(最高75.62 MPa)を兼ね備えた。さらに軟段と硬段の同時結晶化がPUBに優れた形状記憶特性を与え、R-PCPUまたはL-PCPUよりもはるかに高い応用価値を持つことを示した。総合的な性能優位性に基づき、PUBは矯正用ワイヤーや自己収縮縫合糸などのスマート医療機器分野で広範な応用展望を示し、本研究は形状記憶ポリウレタンの構造設計および簡便な調製の新たな戦略を提供する。

关键词

ポリウレタン混合物;硬段構造;水素結合作用;形状記憶性能;力学性能

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