Efeito da combinação de segmentos rígidos alicíclicos e lineares na estrutura e propriedades de materiais mistos de poliuretano

Yu-jie Wang ,  

Jia-tian Liu ,  

You-qi Jing ,  

Fei Wang ,  

Chun-dong Chen ,  

Ya-yong Hu ,  

摘要

Utilizando diol de policarbonato bivalente como segmento mole e 1,4-butanodiol como agente de cadeia, foram sintetizados poliuretanos com segmentos rígidos alicíclicos (R-PCPU) e poliuretanos com segmentos rígidos alifáticos lineares (L-PCPU) usando diisocianato de isoforona (IPDI) e diisocianato de hexametileno (HDI), respectivamente, e foram preparados materiais mistos R-PCPU/L-PCPU com diferentes proporções em massa (PUB) por mistura em solução. A estrutura e as propriedades do PUB foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), difração de raios X (XRD), análise calorimétrica diferencial varrida (DSC) e uma máquina de ensaio universal. Os resultados mostraram que, sob a influência do impedimento estérico dos segmentos rígidos, a interação de ligações de hidrogênio e o grau de separação de fases foram maiores em L-PCPU do que em R-PCPU, e ambos aumentaram com o aumento do conteúdo de L-PCPU em PUB. R-PCPU apresentou principalmente cristalização do segmento mole (temperatura de fusão aproximadamente 43,26 ℃), enquanto L-PCPU apresentou principalmente cristalização do segmento rígido (temperatura de fusão aproximadamente 168,66 ℃). PUB apresentou cristalização simultânea dos segmentos moles e rígidos; a capacidade de cristalização dos segmentos moles diminuiu com o aumento do conteúdo de L-PCPU, enquanto a capacidade de cristalização dos segmentos rígidos aumentou. Graças ao efeito sinérgico dos segmentos rígidos cíclicos e lineares, o PUB conseguiu um ajuste controlável das propriedades mecânicas, com uma elongação na ruptura superior à do R-PCPU (até 900%) e uma resistência à tração superior à do L-PCPU (até 75,62 MPa). Além disso, a cristalização simultânea dos segmentos moles e rígidos conferiu ao PUB uma excelente memória de forma, tornando-o muito mais valioso para aplicações do que R-PCPU ou L-PCPU. Com base nas vantagens abrangentes do desempenho, o PUB mostra amplas perspectivas de aplicação em dispositivos médicos inteligentes, como fios ortodônticos e suturas autoencolhíveis. Este trabalho também fornece uma nova estratégia para o design estrutural e a preparação simplificada de poliuretanos com memória de forma.

关键词

Misturas de poliuretano; estrutura do segmento rígido; interação de ligações de hidrogênio; propriedades de memória de forma; propriedades mecânicas

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