蓖麻油基聚氨酯树脂的热降解行为研究

利用热重分析仪(TGA)、热重分析-傅里叶变换红外光谱仪(TG-FTIR)及热裂解气相色谱/质谱(PY-GC/MS)联用仪等对蓖麻油基聚氨酯树脂的热降解过程进行测试与表征,采用不同的非等温动力学方法计算树脂的热降解动力学参数,推断树脂的热降解机理。结果表明:蓖麻油基聚氨酯树脂在285 ℃开始降解(质量损失5%),在450 ℃左右基本降解完全(质量损失95%)。其热降解过程(以升温速率为10 ℃/min为例)分为3个阶段:第一阶段发生285.23~345.25 ℃,其质量损失了60%,主要为树脂氨基甲酸酯键的断裂及部分酯基分解为CO₂;第二阶段为345.25~389.17 ℃,质量损失了20%;主要为氨基甲酸酯链段降解为胺类、CO₂及含有CH₃或-CH₂-的小分子有机物;第三阶段为389.17~450.00 ℃,质量损失了20%,主要为小分子有机物进一步降解为CO₂和含N易挥发性气体。其降解机理可能有2种途径:第一种是主键氨基甲酸酯结构中酯基-O-左侧碳氧键断裂,形成异氰酸酯和醇,异氰酸酯部分裂解为胺类、二氧化碳等,而醇部分则脱水生成醛或者合成烯烃、烯酸类物质;第二种是氨基甲酸酯结构中-O-右侧碳氧键断裂生成氨基甲酸和醇类,氨基甲酸部分断裂生成伯胺和二氧化碳,醇部分裂解为醛和烯烃等。