一步法合成P4HB基热塑性聚氨酯弹性体及其性质

作     者：谭智宇 宋红玮 沈勇 李志波 TAN Zhiyu;SONG Hongwei;SHEN Yong;LI Zhibo

作者机构：青岛科技大学化工学院 青岛科技大学高分子科学与工程学院山东省教育厅生物基高分子材料重点实验室 

出 版 物：《功能高分子学报》 (Journal of Functional Polymers)

年 卷 期：2024年第37卷第3期

页      面：187-195页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(22031005) 

主　　题：聚酯聚氨酯 聚(4-羟基丁酸酯) 闭合循环 聚氨酯解聚 热塑性聚氨酯 

摘      要：以聚(4-羟基丁酸酯)(P4HB)为软段、不同异氰酸酯和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,通过一步法合成了一系列可解聚回收的P4HB基聚氨酯(P4HB-TPU)。研究了投料比、P4HB的数均分子量、扩链剂BDO含量以及异氰酸酯种类对聚氨酯性能的影响,以及P4HB-TPU的可控解聚与单体回收。采用傅里叶变换红外光谱、热重分析、差示扫描量热、单轴机械拉伸等对P4HBTPU的热性能、力学性能以及热解聚回收性进行了研究。结果表明,当投料配方设计中n(—NCO)/n(—OH)为1.1、异氰酸酯为二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(HMDI)、P4HB的数均分子量为1.9×103时,P4HB-TPU的拉伸强度可达到37.8 MPa,性能与商用聚己内酯基热塑性聚氨酯(PCL-TPU)相近。随着P4HB分子量的增大,其结晶性使得聚氨酯由弹性体开始向塑料转变。BDO含量的增加在一定程度上有助于提高TPU的力学性能。使用环状对称的异氰酸酯可以有效提升材料的拉伸强度。在170℃、200 Pa的条件下,通过对P4HB-TPU热解聚,可以将P4HB解聚为γ-丁内酯(γ-BL)单体,并达到约98%的单体回收率。