聚碳酸酯二醇型水性聚氨酯的合成及性能研究

聚碳酸酯二醇型水性聚氨酯的合成及性能研究

作者:师大云端图书馆 时间:2018-02-16 分类:硕士论文 喜欢:2053
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【摘要】随着环保法规的实施,各国对挥发性有机物及有毒物的限制越来越严格,对合成聚氨酯材料的发展突出表现为环保和高性能化。水性聚氨酯(WPU)具有环保、低VOC排放量等特点,近几十年来得到了迅速的发展,但是WPU本身耐水性、耐高温性能及热稳定性能不佳,这使其应用与发展受到了限制。因此研发具有良好耐水性、耐高温稳定性能的新型WPU材料具有重大的意义和发展前景。论文以聚碳酸酯二醇(PCDL)、四氢呋喃醚二醇(PTMG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为基本原料,二羟甲基丙酸(DMPA)作为亲水扩链剂,1,4-丁二醇(BDO)作为小分子扩链剂,氨丙基三甲氧基硅氧烷偶联剂(KH-551)作为封端剂,三乙胺作为中和剂,采用预聚体分散法分别合成了-NCO封端的WPU及硅烷偶联剂封端的WPU,并通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、差示扫描量热法(DSC)对WPU胶膜的分子结构和热性能进行了表征,还对WPU乳液的稳定性、外观及粘度,胶膜的耐水、耐乙醇性、力学性能和粘接强度进行了研究。主要工作及研究分为四个方面:(1)分别以PCDL与PTMG作为软段合成了-NCO封端的WPU,并比较了不同软段类型WPU的乳液及胶膜性能。结果表明:PCDL型水性聚氨酯综合性能要优于PTMG型水性聚氨酯,具有更好的耐水、耐乙醇性,更高的热稳定性及力学性能。(2)以HDI/IPDI复配作为硬段,PCDL为软段,合成了一系列-NCO封端的WPU,分析了HDI/IPDI复配比对PCDL型WPU乳液及胶膜性能的影响。结果表明:随着HDI/IPDI复配比的增加,乳液透明度降低,粘度增大;胶膜的拉伸强度及拉伸剪切强度先增大后减小,而断裂伸长率、耐水、耐乙醇性、热稳定性及相容性均得到了改善。(3)硅氧烷偶联剂KH-551作为封端剂,制备出以硅氧烷偶联剂封端的PCDL型WPU,考察了KH-551用量对PCDL型WPU乳液及胶膜性能的影响。结果表明:随着KH-551用量的增加,WPU乳液的稳定性和外观变化不大,而其粘度及WPU胶膜的拉伸强度、拉伸剪切强度均呈先增大后减小的趋势,胶膜的断裂伸长率降低,初始分解温度升高,吸水、吸溶剂率是先减小后增大的,较佳的KH-551用量为2%。(4)将聚硅氧烷引入WPU中,合成了聚硅氧烷-聚碳酸酯二醇-水性聚氨酯三元复合乳液,讨论了聚硅氧烷的种类及添加量对WPU乳液和胶膜性能的影响,利用红外光谱和扫描电镜(SEM)对水性聚氨酯胶膜的结构和形貌进行表征;通过热重分析(TGA)表征了材料的热性能,对胶膜的力学性能、耐水、耐溶剂性能进行了测试。研究结果表明:加入PDMS后,WPU软、硬链段的相容性不好,存在着微相分离,拉伸强度降低,但胶膜的热稳定性和耐水性均有所提高,断裂伸长率和拉伸剪切强度随着PDMS含量的增加,出现先增大后减小;其次,PDMS-NH2的加入明显改善了胶膜的耐乙醇性,而PDMS-OH的加入,却使胶膜的耐乙醇性变差了。综合PDMS-NH2与PDMS-OH对WPU的改性效果比较分析,PDMS-NH2可改善WPU综合性能。
【作者】李梦华;
【导师】吴晓青;
【作者基本信息】中北大学,无机化学,2014,硕士
【关键词】水性聚氨酯;聚碳酸酯二醇;HDI/IPDI;硅氧烷偶联剂;聚硅氧烷;

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