MDI型阳离子水性聚氨酯的合成及改性研究

发布时间：2017-04-25 17:26

  本文关键词：MDI型阳离子水性聚氨酯的合成及改性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水性聚氨酯是一种以水为连续相、聚氨酯粒子为分散相的环保型高分子材料。它具有无毒、低VOC含量等优点,具有较大的应用价值与发展前景。水性聚氨酯可以根据分散粒子所带电荷的不同分为阳离子型水性聚氨酯、阴离子型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯。近年来,关于阴离子型水性聚氨酯及其改性研究与应用的报道相对较多,阳离子型与非离子型水性聚氨酯的研究报道则相对较少,而阳离子水性聚氨酯有其独特的特点,潜在的应用价值较大,因此关于阳离子型聚氨酯相关的研究与应用也有待开发,特别是利用新类型异氰酸酯制备阳离子型水性聚氨酯材料的研究与应用开发。 目前,在各类关于阳离子水性聚氨酯的研究报道中,大多仍然以异佛尔酮二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯为主要异氰酸酯类原料,其它异氰酸酯类型的研究开发相对较少。二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),由于其分子的规整性,及其特殊的两个苯环的结构,使其所合成的聚氨酯材料具有较为优异的性能,许多溶剂型聚氨酯均采用其作为异氰酸酯组分进行合成。本文选用MDI为异氰酸酯类原料尝试性合成阳离子型水性聚氨酯。 本文以聚醚(N-210)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、一缩二乙二醇(DEG)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)为主要合成原料,采用三步法,合成出一系列不同MDEA质量含量或不同MDI质量含量的MDI型阳离子水性聚氨酯乳液。通过红外(FTIR)、粒径、拉伸力学、硬度、热重分析(TGA)、差示扫描量热分析(DSC)、吸水率、耐酸碱及接触角等测试研究了MDEA或MDI质量含量的变化对乳液的制备、乳液及材料性能的影响。研究测试结果表明,MDEA质量含量的过大或过小均影响乳液的制备；MDEA含量较大时,乳液状态较好,乳液粒径也较小,但MDEA含量的增加会破坏材料中分子链之间的二级键作用力,降低材料的拉伸断裂强度,此外,材料的耐水性能也有所降低；MDI作用恰好与MDEA产生的效果想反,当MDI含量较大时,由于异氰酸酯较多,乳液难于制备,乳液的状态也较差,粒径较大,但由于MDI分子的规整性好,可提高材料中分子链之间的二级键作用力,提高材料的机械力学性能,材料的耐水性能也有所提高。 将蓖麻油引入MDI型阳离子水性聚氨酯的合成过程中,可将蓖麻油的分子接入MDI型阳离子水性聚氨酯分子链中,对材料进行化学改性。通过红外(FTIR)、粒径、拉伸力学、硬度、热重分析(TGA)、差示扫描量热分析(DSC)、吸水率、耐酸碱及接触角等测试对所合成材料的分子结构、乳液及胶膜性能进行测试分析。测试结果表明,蓖麻油的引入,使得乳液的平均分散粒径增大,粒径分布变宽,但随着蓖麻油含量的提高,乳液的平均分散粒径逐渐变小,且粒径分布逐渐变窄；当蓖麻油含量增大时,对材料的热性能及硬度并没有太大影响,但对材料的拉伸力学性能具有明显提高,蓖麻油含量达到9.33%时,材料的拉伸断裂强度提高了24.7%；此外,材料的耐水、耐酸碱性能也具有明显提高,材料的表面疏水能力也有一定提高。
【关键词】：阳离子水性聚氨酯 二苯基甲烷二异氰酸酯 蓖麻油 改性
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ323.8
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-32
• 1.1 前言9-10
• 1.2 水性聚氨酯简介10-15
• 1.2.1 水性聚氨酯发展概况10-11
• 1.2.2 水性聚氨酯的特点及种类11-13
• 1.2.3 水性聚氨酯的制备13-15
• 1.3 阳离子水性聚氨酯研究概述15-24
• 1.3.1 一般阳离子水性聚氨酯研究概述16-20
• 1.3.2 改性型阳离子水性聚氨酯研究现状20-24
• 1.4 阳离子水性聚氨酯的发展趋势24
• 1.5 本论文的设计方案及主要内容24-25
• 1.5.1 MDI型阳离子水性聚氨酯的制备与性能表征24-25
• 1.5.2 蓖麻油改性阳离子水性聚氨酯的制备与性能表征25
• 参考文献25-32
• 第二章 MDI型阳离子水性聚氨酯的制备与性能表征32-65
• 2.1 前言32-33
• 2.2 实验部分33-40
• 2.2.1 实验原料33
• 2.2.2 MDI型阳离子水性聚氨酯乳液的制备33-35
• 2.2.3 性能测试35-40
• 2.3 结果与讨论40-62
• 2.3.1 红外测试分析40-45
• 2.3.2 粒径测试分析45-48
• 2.3.3 XRD测试分析48-49
• 2.3.4 胶膜力学性能测试分析49-50
• 2.3.5 胶膜硬度测试分析50-51
• 2.3.6 胶膜热性能测试分析51-55
• 2.3.7 胶膜耐水及耐酸碱性测试分析55-60
• 2.3.8 接触角测试分析60-62
• 2.4 本章小结62-63
• 参考文献63-65
• 第三章 蓖麻油改性阳离子水性聚氨酯的制备与性能表征65-87
• 3.1 前言65-66
• 3.2 实验部分66-72
• 3.2.1 实验原料66
• 3.2.2 改性阳离子水性聚氨酯乳液的制备66-67
• 3.2.3 性能测试67-72
• 3.3 结果与讨论72-84
• 3.3.1 红外测试分析72-73
• 3.3.2 乳液离心稳定性测试分析73-75
• 3.3.3 乳液粒径测试分析75-76
• 3.3.4 胶膜摆杆硬度测试分析76
• 3.3.5 胶膜力学性能测试分析76-78
• 3.3.6 胶膜热性能测试分析78-80
• 3.3.7 胶膜耐水及耐酸碱性测试分析80-83
• 3.3.8 接触角测试分析83-84
• 3.4 本章小结84-85
• 参考文献85-87
• 第四章 结论87-89
• 致谢89-90
• 硕士期间发表论文90

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 夏会华;水性聚氨酯性能的影响因素[D];安徽大学;2013年

  本文关键词：MDI型阳离子水性聚氨酯的合成及改性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：326722