概要：
液化MDIとポリカーボネートジオール（PCDL）を主原料とし、発泡剤として水、触媒としてトリエチルアミンとジブチルスズジラウレートを使用して、一連のポリカーボネート型形状記憶ポリウレタンフォーム（SMPUF）を合成しました。 発泡体の性能に対する含水量の影響は、密度試験、圧縮性能試験、示差走査熱量測定試験、および形状記憶性能試験によって調査された。 結果は、SMPUFの形状回復率と形状固定率が最大100％であり、形状回復に必要な最短時間は9秒であることを示しています。 高く高く。
形状記憶ポリウレタンフォーム（SMPUF）は、形状記憶材料の特別なクラスです。 形状記憶ポリウレタンエラストマー[1]と比較して、SMPUFは低密度、優れたエネルギー吸収性能、明らかな形状回復効果という利点があり、特定の形状に迅速に成形できるため[2]、航空宇宙、生物医学で広く使用されています。 、石油など。鉱業およびその他の分野には、応用の可能性がある可能性があります[3-4]。 それにもかかわらず、形状記憶ポリウレタンフォームに関する研究報告はほとんどありません。
Kang et al [5]は、ポリエーテルポリオールと4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート（MDI）を原料とし、水を発泡剤として使用して、多層カーボンナノチューブ/ポリウレタンフォームを合成しました。 多層カーボンナノチューブを追加すると、ポリウレタンフォームの機械的強度と形状記憶特性を大幅に向上させることができます。 Chungetal。 [6] MDI、ポリカプロラクトンジオール（PCL）および1、4-ブタンジオール（BDO）を使用して、ワンステップ法でポリウレタンを合成し、次にポリウレタンをテトラヒドロフランに溶解して、塩浸出法でポリウレタンを調製しました。 泡、その形状固定率および回復率は98パーセントより高いです。 SMPUFはポリウレタンエラストマーよりも開発スペースが広く、さまざまな分野での応用を拡大するためには、その製造プロセスと構造と特性の関係に関する研究を強化する必要があります。
本研究では、ポリカーボネートジオール（PCDL）と液化MDIを主原料とし、発泡剤として水を用いてSMPUFを調製し、形状記憶ポリウレタンフォームの特性に及ぼす水の量の影響を調べた。
実験パート1.1主な試薬と機器ポリカーボネートジオール、ブランドPD2000、工業用グレード、Beijing Beihua Engineering Technology Co.、Ltd .; 液化MDI（MM103）、BASF社。 1、4-シクロヘキサンジメタノール（CHDM）、分析グレード、Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co.、Ltd .; トリエチルアミン、分析グレード、Tianjin Fuchen Chemical Reagent Factory; ジブチルスズジラウレート、分析グレード、天津光復ファインケミカル研究所。
XWW -20万能材料試験機、承徳金建試験装置株式会社; DSC204 F1示差走査熱量測定（DSC）機器、ドイツNetzschCompany。
1.2実験プロセス
温度計、攪拌機、真空テールピースを備えた乾燥した3つ口フラスコにPCDLを追加し、1 0 5度および-0。1の条件下で1.5〜2時間真空脱水します。 MPa。 水分含有量が0.1％未満になったら、真空を止め、50度まで冷却し、使用するまで密閉容器に保管します。 MDIは、使用するまで50度の電気ブラスト乾燥オーブンで1時間予熱しました。
PCDL、CHDM、水、トリエチルアミン、ジブチルスズジラウレートを秤量し、高速で攪拌して混合し、液化MDI成分を計量し、高速で均一に攪拌し、型に流し込みます。発泡反応は完了後15秒以内になります。試験前にサンプルを7日間エージングしました。 実験では、イソシアネートと水の量のみを変更し（PCDL 1 0 0 gの量に対して）、R値は1.05であり、水量がagの泡は次のように記録されました。 SMPUF-0などのSMPUF-a。 5は水の量が0.5gであることを意味します。
1.3テストと特性評価
泡の密度はGB/T6343-2009に従ってテストされます。 圧縮強度は、GB /T8813-2008メソッドに従って20度でテストされます。
DSC試験条件：N2雰囲気、温度範囲25〜125度、加熱速度20度/分。
細胞形態試験：光学顕微鏡、40倍、断面、スルホニルローダミンB染色。
形状記憶試験：サンプルはすべて25mm×25mm×25mmの立方体であり、マーキングライン間の距離はL0です。 サンプルを60度（または80度、100度）に加熱し、外力を加えて20パーセントに圧縮すると、実際の高さがマークされます。 0度に冷却し、形状を10分間維持し、室温で30分間置き、高さを測定し、L2として記録します。 サンプルを60度（または80度、100度）に加熱し、回復した高さをL3として記録し、高さに必要な最高時間tまでの回復を記録します。 次の式に従って計算されます。
形状固定率Rf=[（L 0- L2）/（L 0- L1）]×100パーセント
変形回復率Rr=[（L 3 - L2）/（L 0 - L2）]×100パーセント
2結果と考察
2.1フォームの圧縮強度に対する水の投与量の影響
この実験では、SMPUFの圧縮強度に及ぼす水の投与量の影響を調査し、結果を表1に示します。
表1から、含水量が0.5gから3.0gに増加すると、SMPUFの密度が徐々に減少し、圧縮強度が最初に増加してから減少することがわかります。 これは、水がイソシアネートと反応して尿素基を形成し、一部の尿素基がさらに反応してビウレット基を形成する可能性があるためです。 尿素基とビウレット基の凝集エネルギーはウレタン基よりも高いため、水の消費量が増えると、水の量が増えると、SMPUF内のボイドが増え、泡の直径が大きくなり、減少します。材料の密度、したがって材料の強度を低下させます。 したがって、水の消費量の増加に伴い、SMPUFの圧縮強度は最初に増加し、次に減少し、最大値は0。49MPaです。
また、サンプルの細胞構造を顕微鏡で観察しました。 水の量が増えると、セルの直径が大きくなり、不均一になります。 これは、セル内のガスが主に水とイソシアネートの化学反応によって生成される二酸化炭素で構成されているためです[7]。 水の量が増えると、ガスが増え、密度が下がります。
2.2泡の熱特性に及ぼす水の投与量の影響
図1は、SMPUFサンプルのDSCスペクトルを示しています。
図1から、含水量の増加に伴い、SMPUFのソフトセグメント融解温度（Tm）が徐々に上昇することがわかります（それぞれ37度、43度、47度、50度、54度）。 これは、尿素基がウレタン基よりも極性が高く[8]、水の量が増えるとSMPUFに尿素基が多く形成され、ポリマー分子の移動の立体障害が大きくなるためです。鎖。 Tmが増加します。
2.3フォームの形状記憶特性に及ぼす含水量の影響
表2は、さまざまな温度でさまざまな量の水を使用して調製したSMPUFサンプルの形状記憶特性を示しています。
表2から、さまざまな温度でさまざまな水量で調製されたSMPUFサンプルの形状固定率Rfはすべて100％であることがわかります。 同じ温度で、水の投与量の増加に伴い、泡の形状回復率Ｒｒおよび形状回復時間ｔが増加する。 両方とも徐々に減少しました。 温度の上昇に伴い、泡の形状回復率は徐々に増加し、形状回復時間は徐々に減少した。
SMPUFのソフトセグメントを構成するPCDLは結晶性を持っています。 SMPUFの温度が上昇し、温度が低下した後、PCDLのソフトセグメントの分子鎖は温度の低下とともに「凍結」します。 したがって、このSMPUFは良好な形状固定率を持っています[9]。 SMPUFの形状回復率は、泡密度の影響を受けます。 密度が小さいほど、単位体積あたりの樹脂の割合が少なくなり、ハードセグメントの含有量が少なくなります。 したがって、温度が一定の場合、水の消費量が増えると、フォームの形状回復効果は悪化します。60SMPUF-3。0の形状回復率は次のとおりです。 80度と100度は、それぞれ93.2パーセント、96.0パーセント、98.0パーセントでした。 SMPUFセルの細孔径が大きいほど、フォーム骨格の変形が大きくなり、蓄積エネルギーが大きくなり、分子鎖回復のストレスが大きくなります[10]。 したがって、温度が一定になると、水の消費量の増加に伴い、泡の形状回復時間は徐々に減少します。 、60度、80度、100度でのSMPUF -3 .0の形状回復時間は、それぞれ26秒、18秒、9秒です。
表2から、SMPUF -3。0の回復率が増加し、温度が上昇するにつれて形状回復時間が減少することもわかります。 これは、温度が高いほど、分子セグメントが取得するエネルギーが多くなり、セグメントの動きが強くなり、ソフトセグメントとハードセグメントの動きがより完全になるためです。
3結論
（1）形状記憶ポリウレタンフォームの調製に成功し、形状回復率と形状固定率は最大1 0 0パーセント（水量0.5gと1g）であり、形状は回復時間は9秒と短かった（水の投与量は3.0秒でした）。 g、温度は100度です）。
（2）含水率の増加に伴い、形状記憶ポリウレタンフォームの密度は徐々に減少し、圧縮強度は最初に増加してから減少し、Tmは徐々に増加しました。
