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上海交大李虹/华东理工王贵友 Macromolecules:二异氰酸酯的结构对交联含氟聚氨酯阻隔化学毒剂性的影响
2023-10-27  来源:高分子科技

  化学毒(CWAs)是毒性极强的化学物质,除对人和动物产生直接危害外,它还能渗透到装备等漆层内部,从而造成后续洗消困难和二次危害。聚氨酯(PU)常作为装备的面漆材料,怎样的PU结构阻隔CWAs性能最优就是非常值得研究的问题。


  近期,上海交通大学化学化工学院李虹副研究员与华东理工大学材料科学与工程学院王贵友副教授合作,将自制的含氟聚丙烯酸酯(图1a分别与四种不同结构的二异氰酸酯(图1b反应,合成了四种不同硬段结构的交联含氟PU(图1d),详细研究了这四种交联含氟PU对于神经性毒剂模拟剂DMMP和糜烂性毒剂模拟剂CEES吸附性和阻隔性。通过一系列测试表征了四种不同PU的化学结构、热力学性能、微观形貌和表面组成和性能(图2)。通过耗散型石英晶体微天平(QCM-D)研究了DMMPCEES液体在四种PU薄膜表面的吸附行为、吸附质量和扩散系数Dfick(图3-6)。采用气相色谱(GC)及特定的前处理程序定量测定了DMMPCEESPU涂层内部的保留率(图7)。最后,通过正电子湮灭寿命谱仪(PALS)PU的自由体积孔大小和分布进行了测定(图8)。研究发现,相比与其它三种PU,脂环族IP-PUDMMPCEES的吸附量最低、保留率最低,这归因于IP-PU的玻璃化转变温度最高、自由体积孔最小、表面微观分相程度最低、表面氟含量最高。因此,脂环族含氟交联聚氨酯(IP-PU)在防化学毒剂高分子材料方面具有潜在应用价值。


图1 含氟聚丙烯酸酯、二异氰酸酯和交联含氟聚氨酯的化学结构


图2 不同聚氨酯的化学结构、热力学性能、表面形貌和组成


图3 用QCM-D表征模拟剂在PU薄膜上的吸附行为的过程


图4 QCM-D的测试曲线


图5 DMMP和CEES在聚氨酯薄膜上的吸附质量和粘弹性响应变化


图6 DMMP和CEES在聚氨酯薄膜上的瞬时吸附行为和扩散系数Dfick


图7 不同聚氨酯对DMMP液体和CEES气体的保留率

图8 不同聚氨酯的自由体积大小和分布


  该工作以Cross-Linked Fluorinated Polyurethanes against Chemical Warfare Agent Simulants: Properties Affected by the Structure of Diisocyanate为题发表在《Macromolecules》上。文章第一作者是华东理工大学与上海交通大学联合培养的硕士生陈徐聪


  原文链接 https://doi.org/10.1021/acs.macromol.3c01489


  下载:Cross-Linked Fluorinated Polyurethanes against Chemical Warfare Agent Simulants: Properties Affected by the Structure of Diisocyanate

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(责任编辑:xu)
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