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水性聚氨酯的合成及其改性研究

作　者: 邵菊美
导　师: 陈国强
学　校: 苏州大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 水性聚氨酯聚丙烯酸酯合成改性
分类号: TS190.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水单体，三乙胺(TEA)为中和剂，与甲苯-2，4-二异氰酸酯(TDI)，聚醚二元醇E220(分子量2000)，二甘醇(一缩二乙二醇，DEG)，三羟甲基丙烷(TMP)，制备了水性聚氨酯。研究了各个化学组分对乳液相转变、粘度、稳定性的影响以及对膜机械性能、耐介质性能的影响。结果表明：随着NCO／OH比值的增大，乳化时乳液的粘度升高，相转变点后延，乳液的平均粒径逐渐增大，膜的拉伸强度增加，断裂伸长率降低，耐水性增强，而耐丙酮性下降；随着DMPA用量的增加，体系的粘度升高，相转变点后延，乳液的平均粒径下降，膜的断裂伸长率下降，拉伸强度先增大后减小，当羧基含量大于12％时，强度下降，耐水性下降，而耐丙酮性增强；随着TMP用量的增加，乳液的粘度下降，相转变点前趋，粒径先减小后增大，TMP用量为4％时粒径最小，膜的强度先增加后降低，当交联剂用量约为4％时，拉伸强度达到最大值，膜的耐介质性呈曲线变化，当TMP含量达到4％左右，吸丙酮率及吸水率均低于10％，胶膜具有较好的耐水性；随着DEG用量的增加，乳液的粘度减小，相转变点前趋，乳液粒径下降，膜的强度增大，断裂伸长率增加，耐水性及耐丙酮性均下降。将聚丙烯酸酯(PA)与制得的水性聚氨酯(PU)乳液进行共混改性，通过透射电镜(TEM)、X射线衍射、红外光谱(FTIR)及热失重法(TGA)研究了共混膜的结构形态，并测定了共混膜的机械性能和耐介质性能。X射线衍射及FTIR光谱的分析结果均表明PU／PA共混膜中，成膜的两种组分间存在某种相互作用，PA的加入促使了聚氨酯结晶结构的形成；热分析结果表明PA的加入提高了聚氨酯的热稳定性；透射电镜结果表明PU与PA之间存在一定的相容性和共混程度；PA的加入有利于提高PU的强度和断裂伸长率，其中当水性聚氨酷的合成及其改性研究中文提要PA的含量为20%时，共混膜的强度和伸长率均达到最大值，耐介质性能也有较大的提高。

全文目录

一、引言  12-24
  1.1 简述  12
  1.2 水性聚氨酯的发展历史  12-13
  1.3 水性聚氨酯的制备原理与方法  13-15
    1.3.1 外乳化法  14
    1.3.2 自乳化法  14-15
  1.4 水性聚氨酯制备用原料  15-18
    1.4.1 低聚物多元醇  15-16
    1.4.2 异氰酸酯  16
    1.4.3 扩链剂  16
    1.4.4 亲水性扩链剂  16-17
    1.4.5 中和剂(成盐剂)  17
    1.4.6 溶剂  17-18
    1.4.7 水  18
  1.5 水性聚氨酯的改性  18
  1.6 水性聚氨酯在纺织行业中的应用  18-22
    1.6.1 染色和印花助剂  19
      1.6.1.1 染色助剂  19
      1.6.1.2 印花粘合剂  19
    1.6.2 后整理剂  19-22
      1.6.2.1 柔软与防皱整理剂  20
      1.6.2.2 防水透气涂层整理剂  20
      1.6.2.3 仿麂皮整理剂  20-21
      1.6.2.4 仿麻整理剂  21
      1.6.2.5 抗静电和亲水整理剂  21
      1.6.2.6 羊毛防缩整理剂  21-22
      1.6.2.7 织物表面涂层剂  22
    1.6.3 印花制版用感光胶  22
  1.7 本研究课题的意义及研究内容  22-24
    1.7.1 课题意义  22-23
    1.7.2 主要研究内容及手段  23-24
二、实验部分  24-28
  2.1 实验原料、仪器、实验方法及性能测试  24-28
    2.1.1 实验原料  24
    2.1.2 实验仪器  24-25
    2.1.3 实验方法  25-26
    2.1.4 性能测试  26-28
      2.1.4.1 含固率的测定  26
      2.1.4.2 乳液粘度的测定  26
      2.1.4.3 乳液粒径测定  26
      2.1.4.4 乳液粒子形态的测定  26
      2.1.4.5 膜力学性能的测定  26-27
      2.1.4.6 膜耐介质性能测试  27
      2.1.4.7 共混膜的透射电镜分析  27
      2.1.4.8 共混膜的红外光谱分析  27
      2.1.4.9 共混膜的X射线衍射分析  27
      2.1.4.10 共混膜的热稳定性测试  27-28
三、结果与讨论  28-49
  3.1 各化学组分对聚氨酯乳液相转变的影响  28-33
    3.1.1 相反转过程的描述及理论解释  28-29
    3.1.2 NCO/OH对聚氨酯乳液相转变的影响  29-30
    3.1.3 DMPA对聚氨酯乳液相转变的影响  30-31
    3.1.4 TMP对聚氨酯乳液相转变的影响  31-32
    3.1.5 二甘醇对聚氨酯乳液相转变的影响  32
    3.1.6 中和度对预聚物相转变的影响  32-33
  3.2 各化学组分对聚氨酯乳液粘度及稳定性的影响  33-37
    3.2.1 聚氨酯水乳液的稳定机理  33
    3.2.2 NCO/OH比值对聚氨酯乳液粘度及粒径的影响  33-34
    3.2.3 DMPA对聚氨酯乳液粘度及粒径的影响  34-35
    3.2.4 TMP对聚氨酯乳液粘度及粒径的影响  35-36
    3.2.5 二甘醇对聚氨酯乳液粘度及粒径的影响  36-37
    3.2.6 其他因素对乳液粘度及其稳定性的影响  37
  3.3 各化学组分对水性聚氨酯膜机械性能及耐介质性能的影响  37-43
    3.3.1 NCO/OH对机械性能及耐介质性能的影响  37-39
    3.3.2 DMPA对机械性能及耐介质性能的影响  39-40
    3.3.3 TMP对机械性能及耐介质性能的影响  40-42
    3.3.4 二甘醇对机械性能及耐介质性能的影响  42-43
  3.4 共混膜的结构和性能  43-49
    3.4.1 透射电镜  44
    3.4.2 红外光谱  44-46
    3.4.3 X射线衍射  46-47
    3.4.4 热分析  47
    3.4.5 共混膜的力学性能和耐介质性能  47-49
四、结论  49-50
五、参考文献  50-56
致谢  56

水性聚氨酯的合成及其改性研究

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