Influencia de la combinación de segmentos duros alicíclicos y alifáticos lineales en la estructura y propiedades de materiales mezclados de poliuretano

Yu-jie Wang ,  

Jia-tian Liu ,  

You-qi Jing ,  

Fei Wang ,  

Chun-dong Chen ,  

Ya-yong Hu ,  

摘要

Utilizando un diol de policarbonato como segmento blando y 1,4-butanodiol como agente de extensión de cadena, se sintetizaron poliuretanos con segmento duro alicíclico (R-PCPU) y poliuretanos con segmento duro alifático lineal (L-PCPU) mediante el uso de diisocianato de isoforona (IPDI) y diisocianato de hexametileno (HDI), respectivamente. Se prepararon materiales mezclados R-PCPU/L-PCPU con diferentes proporciones en masa (PUB) mediante mezcla en solución. La estructura y las propiedades de PUB se caracterizaron mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), análisis termogravimétrico (TGA), difracción de rayos X (XRD), calorimetría diferencial de barrido (DSC) y máquinas universales de prueba. Los resultados muestran que, debido a las restricciones espaciales del segmento duro, la interacción de enlaces de hidrógeno y el grado de separación microfásica en L-PCPU son mayores que en R-PCPU, y ambos aumentan en PUB con el incremento del contenido de L-PCPU. R-PCPU presenta principalmente cristalización del segmento blando (temperatura de fusión alrededor de 43,26 ℃), mientras que L-PCPU cristaliza principalmente el segmento duro (temperatura de fusión alrededor de 168,66 ℃). PUB muestra cristalización simultánea de segmentos blandos y duros, donde la capacidad de cristalización del segmento blando disminuye con el aumento del contenido de L-PCPU, mientras que la capacidad de cristalización del segmento duro aumenta. Gracias al efecto sinérgico de los segmentos duros cíclicos y lineales, PUB logra una regulación controlada del rendimiento mecánico, presentando una elongación a la rotura superior a la de R-PCPU (hasta un 900 %) y una resistencia a la tracción superior a la de L-PCPU (hasta 75,62 MPa). Además, la cristalización simultánea de segmentos blandos y duros dota a PUB de excelentes propiedades de memoria de forma, otorgándole un valor de aplicación mucho mayor que R-PCPU o L-PCPU. Basado en ventajas integrales, PUB muestra amplias perspectivas de aplicación en dispositivos médicos inteligentes como arcos ortodónticos y suturas auto retráctiles, y ofrece una nueva estrategia para el diseño estructural y la preparación sencilla de poliuretanos con memoria de forma.

关键词

Mezclas de poliuretano;Estructura del segmento duro;Interacción de enlaces de hidrógeno;Propiedades de memoria de forma;Propiedades mecánicas

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