热塑性聚氨酯合成过程中的表观黏度变化研究

热塑性聚氨酯(TPU)的表观黏度受反应进程、温度和剪切速率的共同影响。在105~135℃条件下,以4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚四氢呋喃和1,4-丁二醇为原料,合成不同反应程度的TPU。利用傅里叶变换红外光谱仪、凝胶渗透色谱仪和旋转流变仪对产物的化学结构、流变动力学和黏度模型等进行研究。结果表明:TPU体系的重均分子量与反应时间呈线性增长,氨酯化反应符合二级反应动力学特征,反应活化能为44.6 kJ/mol,最佳反应温度为135℃。在剪切速率为1 s^(-1)条件下,反应体系的黏度与重均分子量的3.2次方成正比。温度的变化规律符合阿伦尼乌斯方程,黏流活化能为92.0 kJ/mol。反应体系呈假塑性流体特征,采用幂律模型可描述其表观黏度的剪切稀化规律,流动指数为0.5442。模型拟合的重均分子量及黏度与实验值相符合,可快速预测TPU反应体系在给定条件下的表观黏度,建模过程也为其他逐步聚合合成的研究提供参考。