丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的制备与性能研究

发布时间：2017-03-27 02:04

  本文关键词：丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的制备与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水性聚氨酯（WPU）具有环境友好和成膜性能好等特点，被广泛地应用于涂料、胶黏剂、纺织和印染等制造行业。但WPU价格较高，部分性能需要进一步提高，对其进行改性成为目前研究的热点。聚丙烯酸酯（PA）以较好的耐水性、耐候性、高光泽和低成本等特点而著称，将其用于WPU改性，可以协同发挥两种聚合物各自的优点，制备出综合性能优异的丙烯酸酯水性聚氨酯复合乳液（PUA）。由于PU/PA二者的相容性对于其协同效果的发挥有着决定性的作用，因此，，本文通过一系列丙烯酸酯功能单体改性PUA复合乳液以提高分子链段间的相互作用，实现乳液粒子设计以及胶膜性能的改良。主要内容如下： 1．丙烯酰吗啉（ACMO）和丙烯酸异辛酯（2-EHA）改性PUA复合乳液，研究ACMO和2-EHA用量对其性能的影响。结果表明：制备的复合乳液的粒子表现出半互穿网络结构。随着ACMO用量的增加，乳液的平均粒径减小，粘度升高；但2-EHA对乳液的平均粒径和粘度影响不大。由于ACMO使得PA与PU分子链段间或与其他极性基团间可以形成更多的氢键，因此改性PUA胶膜的拉伸强度和对基材的附着力提高，但耐水性和断裂伸长率降低。通过2-EHA和ACMO的混配可以制备出综合性能优异的PUA复合乳液。 2．制备一系列羟基化的PUA复合乳液并研究其在双组份涂料中的应用。结果表明：增加HEA/BA的质量比，PUA复合乳液的平均粒径减小，且粒径分布变窄，而乳液粒子的平均比表面积和粘度增加。乳液粒子形貌呈现出核壳结构，甚至多核结构。PUA胶膜的热稳定性、附着力和拉伸强度均有所增加，但胶膜表面水接触角降低，吸水率升高。但在双组分涂料中，含异氰酸酯基的固化剂能够与PUA的羟基进行交联固化。该固化膜有着高的玻璃化转变温度和耐水性。 3．自交联型PUA复合乳液的制备及其胶膜性能的研究。研究发现：当甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）用量不超过5wt％时，乳液具有良好的稳定性。增加GMA用量，乳液粒径随之增大，但粒子仍为核壳结构。由于环氧基与羧基以及环氧基自身之间的反应，形成三维网状结构，胶膜的交联率、耐水性、耐化学性和力学性能明显提升，但断裂伸长率有所降低。 4．研究烯丙基聚氧乙烯醚（APEG）用量对PUA复合乳液、胶膜及其粘结性能的影响。结果表明：随着APEG用量的增加，乳液粒径先减小后增大，粘度先增大后减少。引入APEG，可以提高PA在PUA中的含量，PA比例达到50wt%时，乳液仍可保持稳定。APEG用量对PUA胶膜性能有较大的影响。随APEG用量的增加，胶膜的吸水率上升，断裂伸长率提高，拉伸强度和硬度降低，耐热性能先提高后降低。APEG的引入降低了PUA胶膜的的活化温度，改善其粘结强度和对基材的润湿性。当APEG用量为8wt%时，PUA的粘结强度达到最佳。
【关键词】：水性聚氨酯 丙烯酸酯 乳液 胶膜
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ316.334
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-36
• 1.1 水性聚氨酯（WPU）简介12-14
• 1.1.1 WPU 的分类12-13
• 1.1.2 WPU 的制备方法13-14
• 1.1.3 WPU 的特点与应用14
• 1.2 WPU 存在的不足和改性方法14-17
• 1.2.1 丙烯酸酯改性15
• 1.2.2 环氧树脂改性15-16
• 1.2.3 有机硅/氟改性16
• 1.2.4 无机纳米材料改性16-17
• 1.2.5 复合改性17
• 1.3 丙烯酸酯（PA）改性水性聚氨酯的制备工艺17-20
• 1.3.1 物理共混改性17-18
• 1.3.2 化学共聚改性18-20
• 1.4 丙烯酸酯改性水性聚氨酯复合乳液（PUA）胶粒的形态结构20-21
• 1.4.1 核壳结构20-21
• 1.4.2 网络互穿结构21
• 1.5 PUA 的结构与性能21-26
• 1.5.1 PU 的组成与含量对 PUA 性能的影响22-24
• 1.5.2 PA 的组成与含量对 PUA 性能的影响24-25
• 1.5.3 偶联结构对 PUA 性能的影响25-26
• 1.6 PUA 的应用26
• 1.7 选题思路和研究内容26-28
• 1.7.1 选题思路26-27
• 1.7.2 研究内容27-28
• 参考文献28-36
• 第二章 主要仪器设备和性能表征36-42
• 2.1 主要原料及仪器设备36-38
• 2.1.1 原料和试剂36-37
• 2.1.2 实验仪器37-38
• 2.2 主要测试方法38-42
• 2.2.1 预聚体中异氰酸酯基（-NCO）含量的测定38-39
• 2.2.2 交联率计算39
• 2.2.3 产物结构分析39
• 2.2.4 PUA 复合乳液性能测试39-40
• 2.2.5 PUA 胶膜性能测试40-42
• 第三章 丙烯酰吗啉（ACMO）改性 PUA 复合乳液的制备及其性能研究42-54
• 3.1 引言42
• 3.2 改性 PUA 复合乳液的制备42-44
• 3.2.1 WPU 的制备42-43
• 3.2.2 PUA 复合乳液的制备43-44
• 3.3 ACMO 对 PUA 复合乳液及其胶膜性能的影响44-51
• 3.3.1 改性 PUA 复合乳液性能44-46
• 3.3.2 PUA 结构表征46-48
• 3.3.3 ACMO 对 PUA 胶膜性能的影响48-51
• 3.4 本章小结51-52
• 参考文献52-54
• 第四章 羟基化 PUA 复合乳液的制备及其在双组份涂料中的应用研究54-68
• 4.1 引言54
• 4.2 羟基功能化 PUA 复合乳液及其与 PIH 双组份固化膜的制备54-56
• 4.2.1 羟基功能化 PUA 复合乳液的制备54-55
• 4.2.2 双组份乳液固化膜的制备55-56
• 4.3 羟基功能化 PUA 复合乳液及其膜性能研究56-64
• 4.3.1 羟基功能化 PUA 复合乳液性能56-59
• 4.3.2 羟基功能化 PUA 结构表征59-60
• 4.3.3 羟基功能化 PUA 胶膜性能研究60-64
• 4.4 本章小结64-65
• 参考文献65-68
• 第五章 自交联型 PUA 复合乳液的制备及其胶膜性能的研究68-80
• 5.1 引言68
• 5.2 实验部分68-69
• 5.2.1 WPU 乳液的制备68-69
• 5.2.2 自交联型 PUA 复合乳液的制备69
• 5.3 自交联型 PUA 复合乳液和胶膜性能研究69-76
• 5.3.1 甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）改性 PUA 复合乳液性能研究69-71
• 5.3.2 结构表征71
• 5.3.3 GMA 用量对 PUA 胶膜性能的影响71-76
• 5.4 本章小结76-77
• 参考文献77-80
• 第六章 烯丙基聚氧化乙烯醚（APEG）改性 PUA 复合乳液的制备及其性能研究80-90
• 6.1 引言80
• 6.2 APEG 改性 PUA 复合乳液的制备80-81
• 6.3 APEG 改性 PUA 复合乳液的研究81-86
• 6.3.1 APEG 用量对 PUA 复合乳液性能的影响81-82
• 6.3.2 PUA 复合乳液的结构表征82-83
• 6.3.3 APEG 用量对 PUA 胶膜性能的影响83-86
• 6.4 本章小结86-87
• 参考文献87-90
• 第七章 总结与展望90-92
• 7.1 主要结论90-91
• 7.2 创新点91
• 7.3 本文不足及进一步研究建议91-92
• 致谢92-94
• 攻读硕士期间发表的论文94

【参考文献】

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本文编号：269706