硫醇后扩链的水性聚氨酯丙烯酸酯的制备及性能

发布时间：2021-08-17 16:31

　　水性聚氨酯（WPU）一般由多异氰酸酯与聚合物多元醇、含羧基或磺酸基的二元醇反应,再经二胺或二醇等后扩链并加水乳化而得。与溶剂型聚氨酯相比,其在环保、加工、运输等方面有着独特的优势,但是其耐水性、力学性能及存放稳定性等相对较差,从而限制了其使用范围。课题组前期采用二硫醇代替二胺类扩链剂制备了羧酸型水性聚氨酯乳液（WPUB）,改善了水性聚氨酯的存放稳定性。为了进一步解决WPU胶膜的力学性能与耐水性之间的矛盾,以二硫醇作为后扩链剂,制备了丙烯酸羟乙酯封端的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液（WPUBH）,其固含量高达42%,利用流变仪测试WPUBH乳液的凝胶转变温度以证明其稳定性。探究了二硫醇和丙烯酸羟乙酯的比例对WPUBH胶膜的力学性能、耐水性、粘结强度的影响。与单独使用二硫醇为后扩链剂的WPUB相比,研究发现使用二硫醇扩链丙烯酸羟乙酯封端的WPUBH胶膜的耐水性和力学性能在一定程度上得到提升,而且其存放稳定性也良好。为了进一步提高WPU胶膜的力学性能和耐水性,采用甲基丙烯酸羟乙酯代替丙烯酸羟乙酯,成功制备了WPUDBM和WPUBDM两类乳液。通过测试p H、粒径、Zeta电位、粘度和离心实验研究了乳... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

WPUBH的合成路线示意图

武汉科技大学硕士学位论文14图2.2WPUBH乳液的粒径及其分布Figure2.2ParticlesizeanditsdistributionofWPUBHemulsion作为水分散体的WPUBH乳液主要由阴离子型水性聚氨酯丙烯酸酯和水组成。由于WPUBH中的PTMG和IPDI部分为疏水基团，而DMPA的羧酸根离子，BOODT和HEA的-CH2CH2O-单元为亲水基团，因此可以通过高速搅拌在乳液中形成具有核-壳结构的胶束，即疏水基团为内核，亲水基团为外壳。胶束的外壳包含阴离子，因此，胶束会呈现出双电层的结构，带负电。三种乳液具有相同摩尔量的PTMG、IPDI和DMPA，但是源自BOODT和HEA中亲水性-CH2CH2O-单元的摩尔量随HEA含量的增加而稍有变化，如表2.1所示。WPUBH-1和WPUBH-2具有相似的亲水性-CH2CH2O-单元，WPUBH-3具有比它们更高的亲水性-CH2CH2O-单元，这导致胶束体积略有增加，从而导致单位体积乳液中的颗粒数减少，因此，平均zeta电位逐渐降低。正是由于乳液胶束表面带负电，其zeta电位绝对值越高，胶束间的斥力越大，越不易团聚，由此可以推断，WPUBH乳液具有较好的稳定性。

武汉科技大学硕士学位论文15图2.3WPUBH乳液的pH值Figure2.3pHvalueofWPUBHemulsions图2.4WPUBH乳液的Zeta电位值Figure2.4ZetapotentialofparticlesinWPUBHemulsions为探究乳液粘弹性变化，选择振荡模式，扫描温度范围为-5-55oC，通过流变仪表征WPUBH乳液的储能模量G′和损耗模量G″随温度的变化，见图2.5。当G′大于G″时，乳液从流体状态转变变为凝胶状态。由图可见，在一定温度下，分散液会发生凝胶现象，其转变点温度见图2.6。其凝胶转变温度均大于45oC，由此可见，WPUBH样品在常温下具有很好的稳定性。另外，WPUBH乳液在在常温下放置六个月没有出现分层和凝胶变化见图2.7，进一步证明WPUBH乳液具有优异的储存稳定性。结合上述粒径、pH值、Zeta电位、凝胶转变温度的测试结果以及WPUBH

【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米SiO2改性双组分水性聚氨酯的制备及性能[J]. 张长川,王伟烽,陈蓉,朱广军.  高分子材料科学与工程. 2019(08)
[2]两种共扩链剂对水性聚氨酯分散液性能的影响[J]. 王丽娟,陈红祥,李继龙,王士海,王婉婉,周瑜.  聚氨酯工业. 2017(02)
[3]水性聚氨酯硬段含量对其氢键相互作用及性能的影响[J]. 徐恒志,王焕,鲍俊杰,黄毅萍,许戈文.  应用化学. 2011(07)
[4]硬段含量对脂肪族阴离子水性聚氨酯性能的影响[J]. 王柯,彭娅,王燕.  化工进展. 2010(01)



本文编号：3348108