林文多，周立民，王啸

（武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北武汉430074）

以聚四氢呋喃（PTHF）为原料制备的弹性体相比于其他材料制备的弹性体具有优异的水解稳定性、抗老化性能、绝缘性能、耐低温性能、回弹性能等等[1]。由于聚四氢呋喃的这些优异性能，使得其在化工、管材、纺织和医疗器械等方面拥有十分广阔的应用前景[2]。

光固化技术主要用于单体、低聚物在光诱导下进行固化的过程，具有高效、适应性广、经济、节能、环保的特点[3]。与传统的热固化相比，光固化成本低，固化速度快，能耗低，可控程度高，受温度影响小，无污染，无溶剂挥发，应用前景更为乐观[4]。

紫外光固化技术出现于二十世纪60年代，这些年来发展迅速，广泛应用于交联树脂、涂料、油墨、胶粘剂等领域[5]。钟汶桂等[6]以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、端羟基聚丁二烯（HTPB）、氟代二醇、1，4-丁二醇（BDO）和丙烯酸羟乙酯（HEA）为原料，经过紫外光固化合成聚氨酯弹性体。杨帆等[7]以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和聚乙二醇（PEG400）为主要原料合成了聚氨酯，用季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）作为封端剂，合成了聚氨酯丙烯酸酯（PUA），经过紫外光固化，研究其对性能的影响。余宗萍等[8]以2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173）、丙烯酸羟乙酯（HEA）和异佛尔酮二异氰酸（IPDI）为原料合成了一种可以在紫外光（UV）照射下，产生自由基并且自交联固化的含丙烯酸酯的聚氨酯低聚物（PUIA）。王小红[9]以改性环氧丙烯酸树脂为预聚物，1，6-己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）为稀释单体，经过紫外光固化研制了一种用于表面粗糙的水泥板、木板等建筑材料的快速封底处理的紫外光固化涂料。王正平[10]以聚醚多元醇、二异氰酸酯和丙烯酸羟丙酯为原料，合成了聚氨酯丙烯酸酯预聚体，并以此为基料，通过添加光引发剂、活性稀释剂、增塑剂、偶联剂等制成光固化胶粘剂。

本文以四氢呋喃-环氧氯丙烷-烯丙基缩水甘油醚的三元共聚醚为原材料，用光引发剂1173型（2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮），制备聚醚弹性体，并测试不同反应条件下的性能。

1 实验部分

1.1 试剂

四氢呋喃-环氧氯丙烷-烯丙基缩水甘油醚三元共聚物（自制）；聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）；甲基丙烯酸甲酯（MMA）:分析纯；邻苯二甲酸二辛酯（DOP）：纯度99%；1173型光引发剂。

1.2 试样的制备

三元聚合物的制备过程：在一个干燥的100 mL的烧瓶中加入计量的四氢呋喃（THF）、环氧氯丙烷（ECH）和烯丙基缩水甘油醚（AGE）；向反应物中加入计量的引发剂，控制反应温度，达到一定的反应时间后，升温至50℃，在烧瓶中加入计量的丙酮和1 mL 1%的KOH溶液并搅拌30 min，终止反应。反应完成后加入适量的去离子水进行萃取分液，得到无色的粘稠液体，即为共聚醚样品。

制备四氢呋喃聚醚弹性体：取不同配比的聚合物、PMMA、DOP、MMA和光引发剂,然后加入计量的丙酮进行溶解，将溶解的混合物倒入模具中静置12 h，挥发丙酮，将模具放在紫外灯照射下进行光固化。紫外光的光源强度为17 A，光源距离样品5.4 cm[11]。

1.3 样品测试

固化物机械力学性能通过拉伸强度测试进行衡量，测试按照GB1040-79进行。

2 结果与讨论

2.1 光固化时间对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响

图1是不同的光固化时间对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响。

图1 光固化时间对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响

由图1可知，最佳的固化时间为2 h。小于2 h时，聚醚中的双键在紫外光下未完全打开，固化不完全，没有充分交联，所以拉伸性能不好；固化时间延长时，聚醚长时间暴露在紫外光下，出现老化现象。

2.2 MMA的含量对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响

图2是不同的MMA的含量对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响。

图2 MMA含量对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响

MMA在体系中起改性增硬的作用。随着MMA含量增加，拉伸强度增加。当MMA的含量小于20%时，随着MMA的增加，聚合物体系的黏度增加，交联作用增强，所以断裂伸长率增加；当MMA的含量大于20%时，聚合物分子间的距离增加，所以断裂伸长率减小。

2.3 PMMA的含量对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响

图3是不同PMMA含量对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响。

图3 PMMA含量对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响

PMMA在整个体系中起到增韧剂的作用，增韧效果非常明显，所以随着PMMA含量的增加，弹性体的断裂伸长率增加。当PMMA的含量为50%时，弹性体的拉伸强度最大；当PMMA的含量大于50%时，体系中的粒径变大，拉伸强度变小。所以最佳的PMMA含量为50%。

2.4 DOP的含量对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响

图4是不同的DOP含量对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响。

图4 DOP含量对弹性体拉伸性能的影响

因为DOP中含有极性酯基，聚合物也为极性，削弱了聚合物分子之间的氢键，聚合物的移动性和柔顺性增加，所以拉伸强度变小；当DOP含量小于50%时，断裂伸长率增加，也是因为极性的原因，当DOP含量大于50%时，断裂伸长率变小，这是因为过量的DOP中的非极性部分和极性部分对聚合物中的极性酯基分别起到耦合和屏蔽作用，使分子间的连接点变少，减小了分子间的黏结力，所以断裂伸长率变小。因为聚合物的柔顺性增加，分子间黏结力变小，所以拉伸强度减小。

2.5 聚合物中不同的单体含量对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响

表1是聚合物中不同的单体含量对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响。

表1 聚合物中不同单体的含量对聚四氢呋喃共聚醚弹性体拉伸性能的影响

由表1可知，聚合物的比例为5∶0∶5时，弹性体的性能最好，因为烯丙基缩水甘油醚提供的交联点最多，体系交联最佳，所以性能最好；当加入环氧氯丙烷时，交联点减少，性能降低。由于本文探究的是三元共聚醚制备的弹性体，所以出于经济考虑选取的比例为5∶2∶3。

3 结论

以四氢呋喃、环氧氯丙烷、烯丙基缩水甘油醚为原料合成聚四氢呋喃共聚醚，在紫外光照射下固化成聚醚弹性体，最佳反应条件如下：

（1）最佳的固化时间为2h，最佳的单体比为5∶2∶3。

（2）MMA的最佳含量为20%。断裂伸长率随着MMA含量增加先增加后减小；拉伸强度随着MMA含量的增加而增加。

（3）PMMA的最佳含量为50%。PMMA的含量增加，断裂伸长率变大；拉伸强度先增加后减小。

（4）DOP的最佳含量为50%。断裂伸长率随着DOP的含量增加先增加后减小；拉伸强度随着DOP的含量增加而减小。