HMDI/IPDI和PCDL/PCL混合型水性聚氨酯的制备、改性及其性能研究
发布时间：2021-03-09 00:35
随着各国政府对大气中可挥发性有机化合物（VOC）和有害空气污染物（HAP）排放监管力度的加大,传统溶剂型聚氨酯（PU）在涂料、油漆和粘合剂等行业中的应用受到了极大的限制。水性聚氨酯（WPU）作为一种绿色环保高分子材料,因其无VOC、无毒、安全等优点而被广泛应用于粘合剂、涂料和油墨工业中。然而,由于大多数WPU主链上带有亲水离子基团,因此导致WPU涂料应用于木器和轮船等领域时其力学性能和耐水性远低于传统溶剂型聚氨酯。本论文通过优化WPU的配方和制备工艺制备混合型水性聚氨酯;再分别通过氧化石墨烯（GO）和疏水氟化纳米二氧化硅（F-SiO2）对混合型水性聚氨酯进行改性来提高WPU的力学性能和耐水性等性能。主要工作如下:1、HMDI/IPDI和PCDL/PCL混合型水性聚氨酯的制备及性能研究采用丙酮法将混合4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）与异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、混合聚碳酸酯二醇（PCDL）与聚己内酯二醇（PCL）、三羟甲基丙烷（TMP）和二羟甲基丙酸（DMPA）等原料制备无挥发性有机溶剂的WPU。并通过傅立叶红外光谱仪（FTIR）、接触角分析仪、原子...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氧化石墨烯结构
江苏大学硕士学位论文25图2.3R值对WPU乳液外貌的影响Fig.2.3TheeffectofthevalueofRonWPUemulsion图2.4R值对WPU乳液粘度的影响Fig.2.4TheeffectofthevalueofRontheviscosityofWPUemulsion2.4.3DMPA含量对水性聚氨酯性能的影响从表2.4可以看出DMPA含量对WPU乳液的稳定性与粒径和涂膜的吸水率与硬度的影响。实验设计了5组对照试验，DMPA的含量分别为5%，5.25%，5.5%，5.75%，6%。从表中WPU乳液的稳定性可以得到，当DMPA的质量分数小于5.5%时WPU乳液的稳定性变差。从WPU涂膜的硬度可以得到以下结论，随着DMPA质量分数的增多涂膜的硬度先提高后下降，且DMPA质量分数为5.25%和5.5%时涂膜的硬度最高达到HB。从WPU涂膜吸水率可以得出，随着DMPA含量的增多，涂膜的吸水率显著提高最高达到18.85%，且涂膜的耐水性降低。1.251.301.351.401.45100102104106108110Viscosity/mP.saR··
HMDI/IPDI和PCDL/PCL混合型水性聚氨酯的制备、改性及其性能研究26从WPU乳液的粒径看出，随着DMPA质量分数的增多，粒径逐渐下降，且当DMPA质量分数超过5.75%时，粒径几乎不发生变化。造成以上现象是因为DMPA含量的增加，会增加体系中的成盐基团，提高分子链的亲水性，使乳液粒径较校但当体系中DMPA含量较少时亲水基团也较少，分子链的亲水性较差导致在水中分散困难，乳液粒径变大。WPU乳液粒子较大时会发生聚集沉淀的现象，使WPU乳液无法长时间的储存，而且粒子较大时乳液的透光性差，所以外观呈乳白色。图2.5为DMPA含量不同的WPU乳液外观图。从图中看出，当DMPA含量低于5.5%时，WPU乳液外观为乳白色，但随着DMPA含量的增多，乳液外观为蓝色透明。所以结合以上分析，合适的DMPA用量应为5.5%。表2.4DMPA含量不同的WPU的配比、稳定性、硬度、吸水率和粒径Table.2.4Proportion,stability,hardness,waterabsorptionandparticlesizeofWPUwithdifferentcontentofDMPASampledesignationPre-polymercomposition(g)StabilityofWPUemulsionHardnessofWPUfilmsWaterabsorptionrate(24h)/%Particlesize(D50)/umDMPA(wt.%)HMDI/IPDIPCDL/PCLDMPATMPACDMEA517.7/1527/275.252.0457UnstableB10.481.775.2517.7/1527/275.52.0457.3UnstableHB13.621.685.517.7/1527/275.782.0457.68StableHB15.061.555.7517.7/1527/2762.0458StableB17.631.40617.7/1527/276.32.0458.4StableB18.851.38图2.5DMPA含量对WPU乳液的影响Fig.2.5EffectofthecontentofDMPAonWPUemulsion2.4.4TMP含量对水性聚氨酯性能的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化石墨烯/水性聚氨酯共混膜的性能研究[J]. 王乾乾,王全杰. 皮革科学与工程. 2012(05)
[2]聚氨酯/多壁碳纳米管复合薄膜的制备及其热稳定性研究[J]. 王川,夏延致,邢哲,纪全,孔庆山. 聚氨酯工业. 2009(01)
[3]乳化条件及扩链方式对阴离子脂肪族水性聚氨酯乳液及其涂膜性能的影响[J]. 杨清峰,瞿金清,陈焕钦. 涂料工业. 2004(07)
[4]纳米材料的液相制备技术及其进展[J]. 吴金桥,王玉琨. 西安石油学院学报(自然科学版). 2002(03)
[5]硅胶的有机化改性[J]. 沈钟,陈丽特,邵长生,陈旭辉,孙载坚. 化学世界. 1991(11)
博士论文
[1]碳纳米管和石墨烯增强PBO复合纤维的制备及结构与性能研究[D]. 李艳伟.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]封闭型水性聚氨酯的制备及应用研究[D]. 贾妮.武汉理工大学 2013
[2]氧化石墨烯的功能化改性及应用研究[D]. 王蓓娣.复旦大学 2012
[3]氧化石墨烯及其复合材料的制备与表征[D]. 党志敏.南京理工大学 2010
本文编号：3071934
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氧化石墨烯结构
江苏大学硕士学位论文25图2.3R值对WPU乳液外貌的影响Fig.2.3TheeffectofthevalueofRonWPUemulsion图2.4R值对WPU乳液粘度的影响Fig.2.4TheeffectofthevalueofRontheviscosityofWPUemulsion2.4.3DMPA含量对水性聚氨酯性能的影响从表2.4可以看出DMPA含量对WPU乳液的稳定性与粒径和涂膜的吸水率与硬度的影响。实验设计了5组对照试验，DMPA的含量分别为5%，5.25%，5.5%，5.75%，6%。从表中WPU乳液的稳定性可以得到，当DMPA的质量分数小于5.5%时WPU乳液的稳定性变差。从WPU涂膜的硬度可以得到以下结论，随着DMPA质量分数的增多涂膜的硬度先提高后下降，且DMPA质量分数为5.25%和5.5%时涂膜的硬度最高达到HB。从WPU涂膜吸水率可以得出，随着DMPA含量的增多，涂膜的吸水率显著提高最高达到18.85%，且涂膜的耐水性降低。1.251.301.351.401.45100102104106108110Viscosity/mP.saR··
HMDI/IPDI和PCDL/PCL混合型水性聚氨酯的制备、改性及其性能研究26从WPU乳液的粒径看出，随着DMPA质量分数的增多，粒径逐渐下降，且当DMPA质量分数超过5.75%时，粒径几乎不发生变化。造成以上现象是因为DMPA含量的增加，会增加体系中的成盐基团，提高分子链的亲水性，使乳液粒径较校但当体系中DMPA含量较少时亲水基团也较少，分子链的亲水性较差导致在水中分散困难，乳液粒径变大。WPU乳液粒子较大时会发生聚集沉淀的现象，使WPU乳液无法长时间的储存，而且粒子较大时乳液的透光性差，所以外观呈乳白色。图2.5为DMPA含量不同的WPU乳液外观图。从图中看出，当DMPA含量低于5.5%时，WPU乳液外观为乳白色，但随着DMPA含量的增多，乳液外观为蓝色透明。所以结合以上分析，合适的DMPA用量应为5.5%。表2.4DMPA含量不同的WPU的配比、稳定性、硬度、吸水率和粒径Table.2.4Proportion,stability,hardness,waterabsorptionandparticlesizeofWPUwithdifferentcontentofDMPASampledesignationPre-polymercomposition(g)StabilityofWPUemulsionHardnessofWPUfilmsWaterabsorptionrate(24h)/%Particlesize(D50)/umDMPA(wt.%)HMDI/IPDIPCDL/PCLDMPATMPACDMEA517.7/1527/275.252.0457UnstableB10.481.775.2517.7/1527/275.52.0457.3UnstableHB13.621.685.517.7/1527/275.782.0457.68StableHB15.061.555.7517.7/1527/2762.0458StableB17.631.40617.7/1527/276.32.0458.4StableB18.851.38图2.5DMPA含量对WPU乳液的影响Fig.2.5EffectofthecontentofDMPAonWPUemulsion2.4.4TMP含量对水性聚氨酯性能的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化石墨烯/水性聚氨酯共混膜的性能研究[J]. 王乾乾,王全杰. 皮革科学与工程. 2012(05)
[2]聚氨酯/多壁碳纳米管复合薄膜的制备及其热稳定性研究[J]. 王川,夏延致,邢哲,纪全,孔庆山. 聚氨酯工业. 2009(01)
[3]乳化条件及扩链方式对阴离子脂肪族水性聚氨酯乳液及其涂膜性能的影响[J]. 杨清峰,瞿金清,陈焕钦. 涂料工业. 2004(07)
[4]纳米材料的液相制备技术及其进展[J]. 吴金桥,王玉琨. 西安石油学院学报(自然科学版). 2002(03)
[5]硅胶的有机化改性[J]. 沈钟,陈丽特,邵长生,陈旭辉,孙载坚. 化学世界. 1991(11)
博士论文
[1]碳纳米管和石墨烯增强PBO复合纤维的制备及结构与性能研究[D]. 李艳伟.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]封闭型水性聚氨酯的制备及应用研究[D]. 贾妮.武汉理工大学 2013
[2]氧化石墨烯的功能化改性及应用研究[D]. 王蓓娣.复旦大学 2012
[3]氧化石墨烯及其复合材料的制备与表征[D]. 党志敏.南京理工大学 2010
本文编号：3071934
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