Te Kaunekehanga Rangahau mo nga Polyurethanes Kore-Isocyanate
Mai i to ratou whakaurunga mai i te tau 1937, kua kitea e nga rawa polyurethane (PU) te maha o nga tono puta noa i nga waahanga rereke tae atu ki te kawe waka, te hangahanga, te petrochemicals, te kakano, te miihini me te miihini hiko, te aerospace, te tiaki hauora me te ahuwhenua. Ka whakamahia enei rauemi i roto i nga ahua penei i te kirihou pahuka, te muka, te elastomers, te parewai wai, te hiako waihanga, te paninga, te whakapiri, nga taputapu whariki me nga taonga rongoa. Ko te PU tuku iho ka whakahiatohia mai i te rua, neke atu ranei o nga isocyanates me nga polyols macromolecular me nga whakawhanui mekameka iti. Heoi ano, ko te paitini o roto o te isocyanates ka nui te mate ki te hauora o te tangata me te taiao; I tua atu, he mea ahu mai i te phosgene—he mea tino paitini—me nga rauemi mata amine e rite ana.
I runga i te whai a te ahumahi matū o naianei ki nga tikanga whanaketanga kaakaariki me te tauwhiro, kei te aro nui nga kairangahau ki te whakakapi i nga momo katooanate ki nga rauemi e pai ana ki te taiao i te wa e tirotiro ana i nga huarahi whakahiato pukapuka mo nga polyurethanes kore-isocyanate (NIPU). Ko tenei pepa e whakaatu ana i nga huarahi whakarite mo te NIPU i te wa e arotake ana i nga ahunga whakamua i roto i nga momo momo NIPU me te matapaki i o raatau tirohanga a meake nei ki te whakarato tohutoro mo etahi atu rangahau.
1 Te whakahiatotanga o nga Polyurethanes Kore-Isocyanate
I puta te whakahiato tuatahi o nga pūhui carbamate iti te taumaha ma te whakamahi i nga warowaiha monocyclic me nga diamine aliphatic i tawahi i nga tau 1950—e tohu ana i te waa tino nui ki te whakahiato polyurethane kore-isocyanate. I tenei wa, e rua nga tikanga tuatahi mo te hanga NIPU: Ko te tuatahi ko nga tauhohenga taapiri i waenga i nga waro waro huringa-rua me nga amine-rua; ko te tuarua ko nga tauhohenga polycondensation e uru ana ki nga takawaenga diurethane ki te taha o nga diols hei whakangawari i nga whakawhitinga hanganga i roto i nga waromata. Ka taea te whiwhi i nga takawaenga Diamarboxylate ma nga huarahi cyclic carbonate, dimethyl carbonate (DMC) ranei; Ko te tikanga ka tauhohe nga tikanga katoa ma nga roopu waikawa waro ka puta nga mahi waapa.
Ko nga waahanga e whai ake nei e whakamaarama ana i nga huarahi rereke e toru ki te whakakotahi i te polyurethane me te kore e whakamahi i te isocyanate.
1.1Te Ara Waowao Hurihuri-rua
Ka taea te whakahiato i te NIPU ma nga taapiri-a-taahiraa e uru ana ki te waro waro pahuri-rua me te amine-rua e whakaatuhia ana i te Whakaahua 1.
Na te maha o nga roopu hydroxyl kei roto i nga waeine tukurua i te taha o tona hanganga mekameka matua ka puta tenei tikanga i te tikanga e kiia nei ko te polyβ-hydroxyl polyurethane (PHU). I whakawhanakehia e Leitsch et al., he raupapa PHU polyether e whakamahi ana i nga polyethers cyclic carbonate-terminated polyethers i te taha o nga amine-rua me nga ngota ngota iti i ahu mai i nga waro waro papori-rua—te whakatairite i enei ki nga tikanga tuku iho e whakamahia ana mo te whakarite i nga PU polyether. Ko ta ratou kitenga i tohu ko nga roopu hydroxyl i roto i nga PHU ka hanga i nga here hauwai me nga ngota hauota/hauora kei roto i nga waahanga ngawari/pakeke; Ko nga rereketanga i waenga i nga waahanga ngawari ka awe ano i te whanonga honohono hauwai tae atu ki nga nekehanga wehenga microphase ka pa ki nga ahuatanga mahi katoa.
Ko te tikanga ka whakahaeretia i raro ake i te pāmahana neke atu i te 100 °C karekau tenei ara e whakaputa i nga hua i roto i nga tukanga tauhohenga ka kore e aro atu ki te makuku i te wa e whakaputa ana i nga hua pumau karekau he awangawanga pähekeheke engari e hiahia ana nga whakarewa pararopi e tohuhia ana e te polarity kaha penei i te dimethyl sulfoxide (DMSO), N, N-dimethylformamide (DMF), me etahi atu.. I tua atu i te roanga atu o nga wa tauhohenga mai i te ra kotahi tae noa ki te rima nga ra, ka iti ake nga taumahatanga ngota ka taka ki raro i nga paepae huri noa i te 30k g/mol, he uaua te whakaputanga nui na te nui o nga utu nui. e hono ana ki roto, he iti te kaha e whakaatuhia ana e nga PHU ka puta mai ahakoa nga tono oati e pa ana ki nga rohe papanga whakamarumaru te hanga mahara ka hangaia nga hangai whakapiri paninga wairewa pahuka me etahi atu.
1.2Te Ara Waowao Monocylic
Ka tauhohenga tika te warowaiha monocylic ki te diamine ka puta mai he dicarbamate kei a ratou nga roopu mutunga hydroxyl katahi ka uru ki nga tauwhitinga whakawhitinga motuhake/polycondensation ki te taha o nga diol ka puta he NIPU he rite tonu te hanganga o nga ritenga tuku iho e whakaatuhia ana ma te Whakaahua 2.
Ko nga momo monocylic e whakamahia ana ko te ethylene me te propylene nga taputapu waro i reira te roopu a Zhao Jingbo i te Whare Wananga o te Hangarau Hangarau o Beijing e mahi ana i nga taimana kanorau hei whakahoki i a raatau ki nga hinonga porohita i te tuatahi ka whiwhi i nga momo takawaenga dicarbamate hanganga rereke i mua i te haere ki nga waahanga whakamaarama ma te whakamahi i te polytetrapolyethere-diools angitu. ko ia rarangi hua e whakaatu ana i nga taonga waiariki/miihini whakahihiri e eke ana ki runga i nga reiti whakarewa e rere ana huri noa i te awhe e toro atu ana ki te 125~161°C te kaha o te kaha e tata ana ki te 24MPa reiti whakaroa e tata ana ki te 1476%. Ko Wang et al., he rite nga whakakotahitanga whai hua ko DMC kua takiruahia me te hexamethylenediamine/te cyclocarbonated precursors e whakahiato ana i nga pärönaki kua mutu te hydroxy i muri mai ka tukuna he waikawa dibasic i runga i te koiora pënei i te oxalic/sebacic/waikawa adipic-acid-terephtalics e tutuki ai nga putanga whakamutunga e whakaatu ana i nga awhe g13k~ kaha tensile fluctuating9~17 MPa elongations varying35%~235%.
He pai te uru o nga haukawa waro me te kore e hiahia ki te whakakorikori i raro i nga ahuatanga angamaheni e mau tonu ana te pāmahana ki te 80° ki te 120°C. I tua atu i nga mahi whakamaaramatanga e aro ana ki nga whakaurunga diolic e kaha ana ki te whakapolymerization/deglycolysis titoonohi hei whakahaere i te whakatipuranga e hiahiatia ana nga hua ka puta te tikanga kaiao-a-taiao te nuinga ka tuku i nga toenga methanol/iti-ngota-ngota-ngota-diolic na reira e whakaatu ana i nga momo momo ahumahi e anga whakamua ana.
1.3Dimethyl Carbonate Route
Ko te DMC e tohu ana i tetahi momo rerekee oro kaiao/kore-paitini e whakaatu ana i te maha o nga waahanga mahi kaha tae atu ki nga whirihoranga methyl/methoxy/carbonyl e whakarei ake ana i nga tuhinga hohenga e tino whakaahei ana i nga whakaurunga tuatahi e mahi tika ai a DMC me nga diamines ka hanga i nga takawaenga iti methyl-carbamate ka mutu ka whai muri mai i nga mahi whakakoi-whakarewa ko etahi atu waahanga-iti-whakaroa-whakaroa/nui-polyol-nui e arai ana i te putanga mai o nga hanganga polymer e rapuhia ana ma te Whakaahua3.
Deepa et.al i whakanuia i runga i nga hihiko kua whakahuahia ake nei e whakamahi ana i te konutai methoxide catalysis whakahiato kanorau nga hanganga takawaenga whai muri ka uru atu ki nga toronga kua whaaihia ki te mutunga o nga raupapa orite o nga titonga wahanga-maama ka eke ki nga taumahatanga rapoi e tata ana(3 ~20)x10^3g/molan-1 (00^3g/molan te pāmahana whakawhiti-30 molning) °C). I kowhiria e Pan Dongdong nga takirua rautaki ko DMC hexamethylene-diaminopolycarbonate-polalcohols e kite ana i nga hua whakahirahira e whakaatu ana i nga ine kaha-kaha e oscillating10-15MPa owehenga whakaroa e tata ana ki te1000% -1400%. Ko nga mahi whakatewhatewha e pa ana ki nga awenga rereke o te toronga mekameka i kitea nga manakohanga pai ki te whakahāngai i nga kowhiringa butanediol/hexanediol i te wa e mau tonu ana te taurite-tau ngota e whakatairanga ana i nga whakanikonikotanga ota ka kitea puta noa i nga mekameka. Kua whakaritea e te roopu a Sarazin nga hiato e whakakotahi ana i te lignin/DMC i te taha o te hexahydrotisafactory2℃ i te taha o te hexahydrotisafactory ℃. .Ko nga rangahau taapiri e whai ana ki te tango i te kore-isocyante-polyurea ma te whakamahi i te urunga diazomonomer e tatari ana ki nga tono peita pea ka puta ake he painga whakatairite ki runga i nga hoa vinyl-waowao e whakaatu ana i te whai hua-utu/whanui huarahi rapu e waatea ana. te whakakore i nga whakaritenga whakarewa ma reira ka whakaiti i nga awa ururua ka iti noa te mewaro/ngota-ngota-ngota-diolic anake e whakatuu ana i nga tauira whakahiato kaakaariki.
2 Nga wahanga ngohe rereke o te polyurethane kore-isocyanate
2.1 polyether polyurethane
Ko te polyether polyurethane (PEU) e whakamahia nuitia ana na te iti o te kaha o te whakakotahitanga o nga here eter i roto i nga waahanga ngawari, te hurihanga ngawari, te ngawari o te pāmahana iti me te aukati hydrolysis.
Kebir et al. polyurethane polyether synthesized ki DMC, polyethylene glycol me butanediol rite rauemi mata, engari he iti te taimaha rāpoi (7 500 ~ 14 800g/mol), Tg i raro i te 0 ℃, me te ira whakakoero he iti hoki (38 ~ 48 ℃) , me te kaha me etahi atu tohu he uaua ki te whakatutuki i nga hiahia o te whakamahinga. I whakamahia e te roopu rangahau a Zhao Jingbo te ethylene carbonate, 1, 6-hexanediamine me te polyethylene glycol ki te whakahiato i te PEU, he taimaha rapoi o 31 000g / mol, te kaha tensile o 5 ~ 24MPa, me te elongation i te wehenga o 0.9% ~ 1 388%. Ko te taumaha ngota o te raupapa whakahiato o te polyurethanes kakara ko 17 300 ~ 21 000g / mol, ko te Tg -19 ~ 10 ℃, ko te rewa ko te 102 ~ 110 ℃, ko te kaha tensile ko 12 ~ 38MPa, me te tere whakaora tere. o 200% elongation tamau ko 69% ~ 89%.
I whakaritea e te roopu rangahau a Zheng Liuchun me Li Chuncheng te takawaenga 1, 6-hexamethylenediamine (BHC) me te dimethyl carbonate me te 1, 6-hexamethylenediamine, me te polycondensation me nga momo ngota iti rereke nga diols mekameka tika me te polytetrahydrofuranediols (Mn=2 000). I whakaritea he raupapa polyether polyurethanes (NIPEU) me te ara kore-isocyanate, a ka whakatauhia te raruraru whakawhiti o nga takawaenga i te wa o te tauhohenga. Ko te hanganga me nga ahuatanga o te polyether polyurethane (HDIPU) tuku iho i mahia e NIPEU me te 1, 6-hexamethylene diisocyanate i whakatauritehia, penei i te Ripanga 1.
| Tauira | Hautau papatipu o te wahanga pakeke/% | Te taumaha ngota/(g·mol^(-1)) | Taupū toha taumahatanga rāpoi | Te kaha tensile/MPa | Te whakaroa i te wehenga/% |
| NIPEU30 | 30 | 74000 | 1.9 | 12.5 | 1250 |
| NIPEU40 | 40 | 66000 | 2.2 | 8.0 | 550 |
| HDIPU30 | 30 | 46000 | 1.9 | 31.3 | 1440 |
| HDIPU40 | 40 | 54000 | 2.0 | 25.8 | 1360 |
Ripanga 1
Ko nga hua o te Ripanga 1 e whakaatu ana ko nga rereketanga o te hanganga i waenga i te NIPEU me te HDIPU ko te nuinga na te waahanga pakeke. Ko te roopu urea i hangaia e te hohenga taha o te NIPEU ka uru matapōkeretia ki roto i te mekameka ngota o te wahanga pakeke, ka pakaru i te wahanga pakeke ki te hanga i nga here hauwai kua whakahaua, ka hua he ngoikore nga here hauwai i waenga i nga mekameka ngota o te wahanga pakeke me te iti o te tioata o te wahanga pakeke. , ka hua te wehenga iti o te NIPEU. Ko te mutunga, he kino rawa atu ona ahuatanga miihini i te HDIPU.
2.2 Polyester Polyurethane
Ko te polyester polyurethane (PETU) me nga diols polyester hei waahanga ngawari he pai te koiora, te paioraora me nga taonga miihini, ka taea te whakamahi ki te whakarite i nga scaffolds miihini kiko, he mea koiora me nga tumanako nui. Ko nga diol polyester e whakamahia nuitia ana i nga waahanga ngawari ko te polybutylene adipate diol, polyglycol adipate diol me te polycaprolactone diol.
I mua, Rokicki et al. i tauhohehia te ethylene carbonate me te diamine me nga diols rereke (1, 6-hexanediol,1, 10-n-dodecanol) ki te whiwhi NIPU rereke, engari he iti ake te taumaha ngota o te NIPU whakahiato me te Tg iti. Farhadian et al. kua whakaritea te polycyclic carbonate ma te whakamahi i te hinu putirā hei rauemi mata, ka konatunatua ki te polyamines-a-koiora, ka pania ki te pereti, ka rongoa i te 90 ℃ mo te 24 haora ki te whiwhi i te kiriata polyester polyurethane thermosetting, i whakaatu te pai o te waiariki. Ko te roopu rangahau a Zhang Liqun mai i te Whare Wananga o Haina ki te Tonga i whakahiatohia he raupapa o nga diamines me nga waro waro pataka, katahi ka whakapoapoa ki te waikawa dibasic i runga i te koiora kia whiwhi ai i te polyester polyurethane. Ko te roopu rangahau a Zhu Jin i Ningbo Institute of Materials Research, Hainamana Academy of Sciences i whakarite te waahanga pakeke diaminodiol ma te whakamahi i te hexadiamine me te vinyl carbonate, katahi ka polycondensation me te waikawa dibasic haunga-koiora kia whiwhi i te raupapa polyurethane polyester, ka taea te whakamahi hei peita i muri i whakamaoritanga ultraviolet [23]. I whakamahia e te roopu rangahau a Zheng Liuchun me Li Chuncheng te waikawa adipic me nga diol aliphatic e wha (butanediol, hexadiol, octanediol me te decanediol) me nga tau ngota waro rereke hei whakarite i nga diols polyester e rite ana hei waahanga ngawari; Ko te roopu o te polyester polyurethane (PETU) kore-isocyanate, i tapaina ki te maha o nga ngota waro o nga diol aliphatic, i riro mai ma te whakarewa i te polycondensation me te prepolymer waahanga kua hirihia e te hydroxy-hiri kua whakaritea e te BHC me nga diols. Ko nga ahuatanga miihini o PETU e whakaatuhia ana i te Ripanga 2.
| Tauira | Te kaha tensile/MPa | Kōwae rapa/MPa | Te whakaroa i te wehenga/% |
| PETU4 | 6.9±1.0 | 36±8 | 673±35 |
| PETU6 | 10.1±1.0 | 55±4 | 568±32 |
| PETU8 | 9.0±0.8 | 47±4 | 551±25 |
| PETU10 | 8.8±0.1 | 52±5 | 137±23 |
Ripanga 2
Ko nga hua e whakaatu ana ko te waahanga ngohengohe o PETU4 te teitei ake o te waro, te kaha kaha o te here hauwai me te waahanga pakeke, me te tohu wehenga o te waahanga iti rawa. He iti te whakamaaramatanga o nga wahanga ngohe me te maataki, e whakaatu ana i te iti o te rewa me te kaha kaha, engari ko te whakaroa teitei i te wehenga.
2.3 Polycarbonate polyurethane
Ko te polycarbonate polyurethane (PCU), ina koa ko te PCU aliphatic, he pai te aukati hydrolysis, te aukati o te waiora, te pai o te pai o te koiora me te pai o te koiora, me te pai o te tono mo te waahi o te rongoa koiora. I tenei wa, ko te nuinga o nga NIPU kua oti te whakarite e whakamahi ana i te polyether polyols me te polyester polyols hei waahanga ngohengohe, a he iti noa nga korero rangahau mo te polycarbonate polyurethane.
Ko te polyurethane polycarbonate kore-isocyanate i whakaritea e te roopu rangahau a Tian Hengshui i te Whare Wananga o Haina ki te Tonga o Haina he nui atu i te 50 000 g/mol te taumaha ngota. Kua akohia te awe o nga tikanga tauhohenga ki te taumaha ngota o te polymer, engari kaore ano kia korerohia ona ahuatanga miihini. Ko te roopu rangahau a Zheng Liuchun me Li Chuncheng i whakarite te PCU ma te whakamahi i te DMC, hexanediamine, hexadiol me te polycarbonate diols, ka whakaingoatia te PCU i runga i te hautanga papatipu o te waahanga maataki e tukurua ana. Kei te Ripanga 3 nga ahuatanga miihini.
| Tauira | Te kaha tensile/MPa | Kōwae rapa/MPa | Te whakaroa i te wehenga/% |
| PCU18 | 17±1 | 36±8 | 665±24 |
| PCU33 | 19±1 | 107±9 | 656±33 |
| PCU46 | 21±1 | 150±16 | 407±23 |
| PCU57 | 22±2 | 210±17 | 262±27 |
| PCU67 | 27±2 | 400±13 | 63±5 |
| PCU82 | 29±1 | 518±34 | 26±5 |
Ripanga 3
Ko nga hua e whakaatu ana he nui te taumaha ngota o te PCU, tae atu ki te 6×104 ~ 9×104g/mol, te tohu whakarewa ki te 137 ℃, me te kaha tensile ki te 29 MPa. Ka taea te whakamahi i tenei momo PCU hei kirihou pakari, hei elastomer ranei, he pai te tono ki te mara rongoa (penei i nga scaffolds miihini kikokiko tangata me nga taonga whakato ngakau).
2.4 Kakano polyurethane kore-isocyanate
Hybrid non-isocyanate polyurethane (hybrid NIPU) ko te whakaurunga o te epoxy resin, acrylate, silica, siloxane roopu ranei ki roto i te anga rapoi polyurethane ki te hanga i te whatunga interpenetrating, te whakapai ake i te mahi o te polyurethane, te hoatu ranei i nga mahi rereke o te polyurethane.
Feng Yuelan et al. i tauhohehia te hinu epoxy soybean mai i te koiora me te CO2 ki te whakahiato i te warowaiwao pataka pentamonika (CSBO), me te whakauru i te bisphenol A diglycidyl ether (epoxy resin E51) me nga waahanga mekameka maaro ake hei whakapai ake i te NIPU i hangaia e te CSBO kua whakakoia ki te amine. Kei roto i te mekameka rāpoi he wahanga mekameka hangore roa o te waikawa oleic/waikawa linoleic. Kei roto ano hoki nga waahanga mekameka pakari ake, kia nui ai te kaha miihini me te tino uaua. Ko etahi o nga kairangahau i whakahiatohia e toru nga momo o te NIPU prepolymers me nga roopu mutunga furan na roto i te tauhohenga tere-tuwhera o te diethylene glycol bicyclic carbonate me te diamine, katahi ka tauhohe ki te polyester haunga ki te whakarite i te polyurethane ngawari me te mahi whakaora whaiaro, a ka angitu te mohio ki a ia ano. -he pai te whakaora o te NIPU ngawari. Ko te NIPU Hybrid ehara i te mea anake nga ahuatanga o te NIPU whanui, engari he pai ake te piri, te waikawa me te waikura alkali, te whakarewa whakarewa me te kaha miihini.
3 Tirohanga
Kua rite te NIPU me te kore e whakamahi i te isocyanate paitini, a kei te akohia i tenei wa i te ahua o te pahuka, te paninga, te whakapiri, te elastomer me etahi atu hua, me te maha o nga waahanga tono. Heoi, ko te nuinga o ratou kei te whakawhäiti tonu ki te rangahau taiwhanga, karekau he hanga nui. I tua atu, me te whakapai ake i nga taumata noho o te tangata me te tipu haere tonu o te hiahia, ko te NIPU me te mahi kotahi, te maha ranei o nga mahi kua riro hei huarahi rangahau nui, penei i te antibacterial, te whakatika whaiaro, te mahara ahua, te mura ahi, te wera nui me te pera tonu. No reira, me mohio nga rangahau a meake nei me pehea te pakaru i nga raru nui o te ahumahi me te tirotiro haere tonu i te huarahi ki te whakarite NIPU mahi.
Te wa tuku: Akuhata-29-2024