DSC分析：软、硬段相容性优化研究

孙东成、张松等以不同相对分子质量的聚己二酸-1，4-丁二醇酯（PBA）作为软段，研究了水基结晶型聚氨酯（APU）中硬段的含量、软硬段的相容性对聚氨酯热力学性能的影响。水基聚氨酯的基本配方和热性能参数见表3-2。相容性采用差示热扫描分析（DSC）进行表征，如图3-24所示。

表3-2 制备APU的配方及其热性能参数

续表

图3-24 不同硬段含量APU的DSC分析(www.xing528.com)

从DSC曲线可知，所有APU软段均表现出结晶特性，软链段分子链越长，结晶度越高（ΔH_m越大）。APU15结晶转变略不明显，基本呈非晶聚合物的相态转变特征。这是由于APU15硬链段含量过高，软链段分子链较短（M_r=1000），硬段分散于软段相之中，硬段和软段的相容性增加，相分离不明显，软段结晶度下降。

纯聚酯PBA （M_r=3000）出现的峰面积（对应热焓ΔH_m）及峰温（对应熔点T_m）最大，熔点为58.0℃。随着PBA转化成APU，熔点峰移向低温，热焓ΔH_m减小。由表3-2可知聚酯型聚氨酯软链段的结晶行为受硬链段结构及其含量影响，硬链段含量越高，熔点T_m也随之上升，热焓ΔH_m则减小。这是因为随着硬链段含量的增加，软、硬链段相容性提高，相分离程度减小，软链段结晶度下降所致。软链段链长对D S C影响表现为：随着M_r的增大，熔点T_m提高（M_r大于2000时，熔点T_m变化不明显），热焓ΔH_m增大。因为软链段链长的增加提高了软段结晶度，同时，软链段链越长，硬链段和软链段之间形成的氢键密度越低，软链段结晶受阻作用越小。从表3-2中数据可以看出，除APU15外，其他样品熔点差别并不明显，这是因为硬链段含量较低，软、硬链段相分离程度相当。特别地，当软链段相对分子质量达到一定值后，软链段本身可以形成较好的结晶，软、硬链段相分离更加明显。