Highly branched, segmented polyurea and polyurethane elastomers through oligomeric A2+B3 approach

Abstract

Bu çalışmada, oligomerik A2+B3 yöntemi kullanılarak çok dallı, elastomerik poliüre,poliüretan ve poli(üretan üre) kopolimerler sentezlendi. Bu yöntemde A2 olarak iki fonksiyonlubir monomer veya oligomer, B3 olarak ise üç fonksiyonlu bir monomer veya oligomerkullanıldı. Çoğunlukla oligomerik A2 izosiyanat uç gruplarına sahipken, B3 amin veyahidroksil grupları içermekte idi. Bu çalışmada üç farklı polimer sentez yöntemi incelendi: (i)A2'nin B3'ün üzerine yavaşça eklenmesi, (ii) B3'ün A2'nin üzerine yavaşça eklenmesi, (iii)A2 ve B3'ün karıştırılıp reaksiyona sokulması. Jelleşme noktaları, deneysel çalışmalarla veMonte Carlo simülasyonlarıyla A2'nin B3'ün üzerine yavaşça eklenmesi ve B3'ün A2'ninüzerine yavaşça eklenmesi durumları için farklı çözelti konsantrasyonlarında belirlendi. B3'ünA2'nin üzerine yavaşça eklenmesi yöntemi izlendiğinde jelleşmenin diğer sentez yönteminekıyasla daha az A2 harcandığında gerçekleştiği gözlemlendi. Farklı kompozisyonlarda pekçok sayıda çok dallı polimer sentezi yapıldı. Oluşan malzemeler FTIR spektroskopisi vetermal, mekanik testlerle karakterize edildi. DMA ve çekme-koparma testleri, benzerkompozisyona sahip olsalar da genellikle A2'nin B3'ün üzerine eklenmesi yöntemi izlenerekoluşan polimerlerin B3'ün A2'nin üzerine eklenmesi ile oluşan polimerlerden daha üstünmekanik özelliklere sahip olduğunu gösterdi. Beklendiği gibi, uçları tek fonksiyonlumonomerlerle kapatılan polimerler zincir uzatıcı kullanılarak sert kısım oranı arttırılanpolimerlerde olduğu gibi daha iyi mekanik özellikler gösterdiler. Bunların dışında, uygulananreaksiyon yönteminin polimerlerin topolojisine etkileri de incelendi. Modelleme çalışmalarısonunda, B3'ün A2'nin üzerine eklenmesi yöntemi kullanılarak hazırlanan polimerlerin aynıpolimer topolojisiyle sonuçlanan diğer iki yönteme göre çok daha fazla dallanma derecesinesahip olduğu gösterdi.

Oligomeric A2+B3 approach was used for the preparation of highly branched,elastomeric, segmented polyurea, polyurethane and poly(urethane urea) copolymerswhere A2 was a difunctional monomer or oligomer and B3 was a trifunctional monomeror oligomer. In most cases, oligomeric A2 had isocyanate functional ends, whereas B3was a triamine or triol. Three different synthetic methods were investigated; where (i) A2was slowly added over B3, (ii) B3 was slowly added over A2 or (ii) both reactants weremixed together at the beginning and reacted. Gel points were determined experimentallyand with Monte Carlo simulations, for reactions where A2 was slowly added onto B3 orvice versa at different solution concentrations. When B3 was added onto A2 gelationtook place at lower conversions when compared with the reaction where A2 was addedon B3. A number of highly branched polymers with different compositions weresynthesized. Materials obtained were characterized by FTIR spectroscopy and thermaland mechanical tests. DMA and stress-strain tests indicated that for polymers withsimilar chemical compositions those prepared by the addition of A2 over B3 possessedbetter mechanical properties than those prepared by B3 over A2 addition. As expectedthe end capped polymers showed better mechanical strength than their uncappedcounterparts like the chain-extended ones. Modeling studies showed that structuresformed by the addition of B3 over A2 displayed different topologies and possessed muchhigher degree of branching than other two polymerization methods explained above.