有机硅改性水性聚氨酯的结构设计及性能研究

发布时间：2021-10-28 07:02

　　由于人们的环保意识越来越强,水性聚氨酯分散体越来越受重视。水性聚氨酯具有优良的力学性能、弹性、黏结性、耐化学药品、耐久性能等,被广泛应用于涂料、塑料、纺织品和胶粘剂等领域。对于水性聚氨酯,由于亲水基团的引入,耐水性与溶剂型聚氨酯存在一定差距。有机硅由于Si-O-Si链段独特的化学结构,具有优良的化学稳定性、耐低温性,电绝缘性、耐水防潮性等。可以将有机硅与聚氨酯两者结合,达到优势互补的作用。本文的主要研究内容如下:采用预聚体自乳化法,以聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）、异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、异氰酸丙基三乙氧基硅烷（IPTS）等为主要原料,合成端基（WPUT）带有可交联三乙氧基硅烷基团的水性聚氨酯,再以PDMS为交联剂通过溶胶凝胶法构建交联网络。考察了交联剂的加入量对乳液粒径、聚氨酯胶膜微观形貌、耐水性及力学性能的影响。最终分析结果表明,XPS结果证实了交联剂的加入限制了硅的迁移,当交联剂加入量为10 wt%（质量百分比,下同）时,WPUT综合性能最佳,此时吸水率为9.82%,接触角为103.4°,断裂伸长率为568.19%,拉伸强度达到25.97 MPa... 

【文章来源】：长春工业大学吉林省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

端基含有三烷氧基硅烷的水性聚氨酯的合成路线图

第3章端基交联型有机硅聚氨酯的合成与性能研究18SyntheticsketchofthedesignedstructureofsiloxanecrosslinkedWPUTemulsions.图3.2端基交联型有机硅聚氨酯示意图3.3交联剂含量对水性聚氨酯乳液粒径的影响粒径是影响水性聚氨酯乳液性能的重要因素之一。我们对不同交联剂引入含量的水性聚氨酯乳液的粒径及分散度进行了测试，表3-2为不同交联剂含量改性的WPU乳液粒径及分散度的测试数据。从表3-2中可以看出，未加入交联剂时WPUT的粒径为394.8nm,随着硅氧烷交联剂含量的增加，WPUT乳液的平均粒径增加至457.8nm。产生该现象的原因是，聚氨酯分子链上含有多个活性接枝点，PDMS作为交联剂与聚氨酯分子链段发生交联反应，形成了致密的交联网络结构，限制了分子链段的运动，导致乳化时亲水基团不易在水中分散，乳液的平均粒径增大，同时也影响了乳液的均一性，使乳液的分散度变化较大。表3-2水性聚氨酯乳液的粒径及粒度分布数据表CodeofresinsParticlesize/nmPolydispersityIndexWPUT394.80.019WPUT5392.30.119WPUT10409.50.346WPUT15457.80.3133.4交联剂含量对水性聚氨酯乳液粘度的影响粘度是物体在流体中运动时受到的摩擦阻力和压差阻力，粘度大小对聚氨酯乳液的应用有很大影响。图3.3为不同交联剂含量水性聚氨酯乳液的粘度数据图。从图3.3中可以看出，随着体系中硅氧烷交联剂含量的增加，WPUT乳液的粘度从7.04mPa.s

第3章端基交联型有机硅聚氨酯的合成与性能研究19降低至4.03mPa·s。这是因为硅氧烷交联剂与体系内分子链段发生交联反应，随着交联剂含量增加，WPUT乳液粒径增大，体系中粒子数目相对减少，粒子之间的摩擦阻力降低，也就是粘度降低[39]。图3.3不同交联剂含量水性聚氨酯乳液的粘度数据图3.5水性聚氨酯胶膜的红外光谱图3.3为不同交联剂含量水性聚氨酯胶膜的红外光谱图。图3.4不同交联剂含量水性聚氨酯胶膜的红外光谱图

【参考文献】：
期刊论文
[1]聚氨酯多重改性的研究进展[J]. 夏侯国论.  广州城市职业学院学报. 2019(02)
[2]Thermal Analysis and Identification of Potential Fire-proof Energy Building Material Based on Artificial Leather[J]. MA Yujie,DANG Xugang,SHAN Zhihua.  Journal of Thermal Science. 2019(01)
[3]蓖麻油交联改性对室温自愈合聚氨酯性能的影响[J]. 莫汉豪,唐亚丽,卢立新,丘晓琳,王军.  功能高分子学报. 2019(04)
[4]水性聚氨酯发展的“后时代”[J].   环球聚氨酯. 2018(06)
[5]水性聚氨酯涂料的研究进展[J]. 徐昊.  广州化工. 2013(09)
[6]丙烯酸酯改性水性聚氨酯皮革涂饰剂研究进展[J]. 祝阳,吕满庚,孔中平,顾建慧,常东亮.  聚氨酯工业. 2008(01)
[7]水性聚氨酯的研究综述[J]. 寿崇琦,娄嵩,尚盼.  国外建材科技. 2007(04)
[8]第五大塑料——聚氨酯进入建筑领域[J]. 刘云佳.  建设科技. 2006(06)
[9]端羟基聚二甲基硅氧烷制备的改进[J]. 高群,王国建,谢晶.  合成橡胶工业. 2004(03)



本文编号：3462448