有机硅和交联双改性水性聚氨酯—丙烯酸酯的结构及性能研究

发布时间：2020-04-20 01:04

【摘要】：水性聚氨酯(WPU)具有优异的机械强度、柔韧性、粘结性、耐化学药品及耐久性且无毒、无害、不污染环境。虽然水性聚氨酯涂料诸多优点,但由于以水作为分散剂,因此会不可避免的在聚氨酯分子结构中引入-COOH,-OH等亲水基团,这使得其耐水性能大大降低。为了克服水对聚氨酯结构的影响和破坏,常常会对水性聚氨酯的自身结构进行改造,从而制备具有耐水性能的水性聚氨酯涂料。为了改善其性能,我们采用有机硅(PDMS)、交联剂及丙烯酸酯对其进行改性,以得到综合性能优良产品。采用聚四氢呋喃二醇(PTMG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA),端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)等为主要原料,合成水性聚氨酯。引入蓖麻油(C.O.)以及三羟甲基丙烷(TMP)作为交联剂,合成了一系列交联改性的水性聚氨酯乳液,研究了以改善WPU的力学性能及耐水性能。TMP作为交联剂的WPU机械性能和热性能较C.O.作为交联剂的WPU更加优异。而C.O.改性的WPU耐水性较好。含2w%TMP的胶膜水接触角最大达到88.8°,机械性能最好,拉伸强度为31.27MPa;含12w%C.O.的胶膜接触角最大为94.3°,此时吸水率最低,耐水性最好。在蓖麻油和PDMS改性的水性聚氨酯中引入丙烯酸酯,通过PU相交联反应形成网络结构,之后使用预溶胀法加入苯乙烯和丙烯酸酯单体,制备出半互穿(semi-IPN)结构的水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(WPUA),通过进行乳液的粒径、FTIR、TG、TEM及耐水性能测试等方法,讨论了不同种类丙烯酸酯单体(MA、EA、BA、EHA、IBMOA)对WPUA乳液性能及胶膜的性能影响。分别加入不同种类的丙烯酸酯类单体,结果发现WPUA胶膜的吸水率随丙烯酸酯单体分子链柔顺性的增大而降低,吸水率最低为6.78%,通过动态力学分析可知,加入EHA的WPUA胶膜的硬段和软段的峰最靠近,相容性最好,加入MA的最差。光学性能显示加入EHA的胶膜透光率在WPUA系列中最大,雾度最低。
【图文】：

筑工程室内环境污染控制规范等》。高。，用水代替传统的有机溶剂，逐渐取代仅含有少量的有机溶剂，其具有高性成为涂料研究的发展趋势。虽然水性水性、耐热性及丰满度等方面还是不尽改性。氨酯酸酯（Polyurethane, PU），指的是主链酯链段外，还含有如脲键、酯键、醚键程式如图 1.2 所示。

图 1.2 合成聚氨酯反应方程式氨酯是由二异氰酸酯和二元醇或二元胺反应生成的。由于其由化学性质不软段构成，硬段由反应后的异氰酸酯和不同的扩链剂、交联剂组成，常为如氨基甲酸酯基、苯环取代脲基等。硬段的构象不易改变，，因而会影响聚性能。软段常由聚醚、聚酯等低聚物多元醇组成，它们的种类和分子量对的影响较大[3]。硬段和软段的热力学不相溶性导致微相分离，而这种特殊聚氨酯拥有优异的耐磨、耐溶剂等性能。合成 PU 的原料种类较多，且通、软段的配比可得到性能不同的 PU。再通过交联、改性等手段可在很大 PU 的性能。因此，PU 在塑料、纤维、粘合剂、涂料等方面有着广泛的应用水性聚氨酯简介性聚氨酯（Waterborne polyurethane, WPU）与溶剂型聚氨酯相比，不含溶剂，WPU 具有无毒、不污染空气、节能、绿色安全、不易燃烧等特点。W的环境优势使其逐步取代溶剂型聚氨酯，广泛应用于涂料、胶粘剂以及皮
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ637

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本文编号：2633954