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二聚酸聚酯二醇基水性聚氨酯的合成与改性研究

作　者: 章鹏
导　师: 张兴元
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 二聚酸聚酯二醇 水性聚氨酯 干燥速率 机械强度 紫外光固化
分类号: TQ323.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


二聚酸聚酯二醇(PDFA)可以赋予聚氨酯材料优异的耐化学性以及对低表面能基材的表面附着力,但使用其合成水性聚氨酯时通常难以获得稳定的乳液及优异的机械性能。水性紫外光(UV)固化技术安全环保且可以提高产品性能,但仍存在固化前干燥除水阶段的耗时耗能问题。本文将PDFA与水性UV固化技术的优势结合,使用二聚酸聚酯二醇合成出贮存稳定性优异且干燥速率快的水性聚氨酯乳液,并通过聚己内酯二醇(PCL)掺杂和水性UV固化技术对其进行改性。1.使用二聚酸聚酯二醇合成出贮存稳定性优异的二聚酸聚酯二醇基水性聚氨酯(PDFA-PU)乳液,并同普通多元醇合成的水性聚氨酯就乳液性能、干燥速率、耐水解性以及热性能等方面进行了比较。结果表明,不同软段聚氨酯乳液的干燥速率按如下顺序排列:PDFA-PU>PTMG-PU>PCL-PU>PPG-PU。其中PDFA-PU乳液的干燥速率最快,可有效缩短乳液干燥成膜时间;体系中硬段含量相对越高,其乳液干燥速率也越快。PDFA-PU的耐水解性也明显优于其它样品,且有明显的软硬段玻璃化转变,微相分离程度严重。2.使用PCL对PDFA-PU进行掺杂改性,并对改性前后聚氨酯材料的耐水解性、机械强度以及热性能进行研究。结果表明:当体系中PDFA与PCL的摩尔比为1:1时,材料的机械强度从9.97MPa提高到15.62MPa;软段玻璃化温度上升了11℃,微相分离程度明显减弱;耐水解性下降。3.合成出双键含量高且干燥速率快的PDFA基可UV固化水性聚氨酯乳液,并通过UV辐照对其胶膜进行交联改性。反应各阶段均遵循二级动力学反应机理,第二和第三阶段的反应速率常数明显高于第一阶段;体系双键含量越高,双键反应速率越快,最终转化率也越高;最高可达90.23%,明显高于普通聚酯聚醚类可UV固化聚氨酯。经UV辐照固化后的PDFA基聚氨酯材料的拉伸强度由9.97MPa提高到23.3MPa,并且最高可达37MPa;体系的软段玻璃化温度增加8℃,硬段玻璃化温度增加6℃,热稳定性也可提高50℃。通过以上研究,我们可以获得综合性能优越的二聚酸聚酯二醇基水性聚氨酯材料,并可同时减少干燥成膜阶段的耗时耗能,有效提高水性UV固化技术的施工效率,广泛适用于工业生产。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-20
  1.1 引言  9-10
  1.2 水性聚氨酯概述  10-15
    1.2.1 水性聚氨酯简介  10-13
    1.2.2 水性聚氨酯的发展现状及存在问题  13-14
    1.2.3 水性聚氨酯的发展趋势  14-15
  1.3 UV 固化水性聚氨酯技术  15-17
    1.3.1 UV 固化水性聚氨酯技术简介  15-16
    1.3.2 UV 固化水性聚氨酯技术的发展现状及存在问题  16
    1.3.3 UV 固化水性聚氨酯技术的发展趋势  16-17
  1.4 水性聚氨酯的干燥成膜及UV 固化机理  17-18
    1.4.1 水性聚氨酯乳液的干燥成膜机理  17
    1.4.2 UV 固化机理  17-18
  1.5 本文研究主要内容及目标  18-20
    1.5.1 研究背景  18
    1.5.2 研究内容  18-19
    1.5.3 研究目标  19-20
第2章 二聚酸聚酯二醇基水性聚氨酯的合成与聚己内酯掺杂改性研究  20-38
  2.1 实验方案  20
  2.2 实验部分  20-25
    2.2.1 主要实验原料  20-21
    2.2.2 聚氨酯合成步骤  21-23
    2.2.3 聚氨酯胶膜制备  23
    2.2.4 测试仪器及方法  23-25
  2.3 结果与讨论  25-37
    2.3.1 红外光谱分析  25-26
    2.3.2 聚氨酯乳液性能研究  26-28
    2.3.3 聚氨酯乳液的干燥过程研究  28-32
    2.3.4 耐水解性研究  32-33
    2.3.5 微相结构研究  33-36
    2.3.6 机械性能研究  36-37
  2.4 本章小结  37-38
第3章 可 UV 固化二聚酸聚酯二醇基水性聚氨酯的合成与性能研究  38-53
  3.1 实验方案  38
  3.2 实验部分  38-42
    3.2.1 主要实验原料  38-39
    3.2.2 可UV 固化水性聚氨酯树脂合成步骤  39-40
    3.2.3 UV 固化膜的制备  40-41
    3.2.4 测试仪器及方法  41-42
  3.3 结果与讨论  42-51
    3.3.1 聚氨酯反应动力学的研究  42-44
    3.3.2 UV 固化过程研究  44-47
    3.3.3 固化膜的热性能研究  47-50
    3.3.4 固化膜的耐水性及耐化学品性研究  50-51
    3.3.5 固化膜的机械性能研究  51
  3.4 本章小结  51-53
结论  53-54
参考文献  54-57
攻读硕士期间发表的论文  57

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 缩聚类树脂及塑料 > 聚氨酯类（聚氨基甲酸酯类）及塑料
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