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水性聚氨酯乳液的制备及其改性研究

作　者: 李延科
导　师: 凌爱莲
学　校: 北京工业大学
专　业: 环境工程
关键词: 水性聚氨酯乳液胶粘剂共聚乳液核壳结构
分类号: TQ433.432
类　型: 硕士论文
年　份: 2000年
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内容摘要

水性聚氨酯（水性PU）以水为分散介质，它不仅具有溶剂型聚氨酯的耐低温、柔韧性好、粘接强度大的优良性能，而且具有不燃、气味小、不污染环境等溶剂型胶粘剂所不具备的优点，因此倍受国内外研究人员的重视。水性聚氨酯在国外已有相当发展，在很多领域都有所应用；但在国内，由于生产水性聚氨酯的原料大都需要从国外进口，所以价格昂贵，从而限制了其研究和应用。随着原料的国产化及生产规模的扩大，原料的价格逐渐降低，这就使得水性聚氨酯的研究和应用成为可能。本文的研究目的就是根据分子设计的思想选择不同单体，按使用要求制备出不同的水性聚氨酯乳液，讨论结构和性能，以及影响性能的诸因素；并按乳液型粘合剂实际使用要求，制备出粘接强度高、固化速度快的乳液。根据粘接理论，对水性聚氨酯进行改性，以期获得性能更好的乳液。本实验采用预聚体法成功地制备出了水性聚醚型乳液，采用丙酮法，在国内首次制备出了稳定性超过半年、固含量接近50％的聚酯型及聚酯-聚醚型水性聚氨酯乳液，并且对乳液的性能进行了测试和分析。结果表明，二羟甲基丙酸（DMPA）用量及R值(n_NCO/n_OH)是影响乳液性能及粘接性能的主要因素。DMPA用量及R值的改变会影响乳液的外观、粘度、平均粒径、稳定性、固化速率等性能。R值的改变还会影响胶膜的吸水率、热稳定性、玻璃化温度、力学性能等性能。DMPA及R值的变化对粘接性能，如剪切强度、剥离强度的影响比较复杂，受试样材料、空气湿度、固化时间等因素的影响。在聚醚型水性聚氨酯的基础上，我们采用丙烯酸酯对其进行改性，制备出了具有核壳结构的水性聚氨酯和丙烯酸酯的共聚乳液（PUA乳液），并且在国内率先研究了丙烯酸酯与PU用量比（A/PU）的改变对乳液性能及粘接性能的影响，以及这种改变对粒子形态的影响。结果表明，A/PU的改变对乳液的粒子形态、平均粒径、剪切强度及胶膜的吸水率、耐溶剂性、力学性能、热稳定、玻璃化温度的均会产生影响。在本实验中，我们还首次系统地对PUA乳液的一些性能同PU乳液、丙烯酸乳液（PA乳液），以及PU和PA共混乳液的性能进行了对比，结果表明，PUA乳液的性能要好于PU和PA的共混乳液，更好于PU及PA乳液。

全文目录

第一章文献综述  6-14
  第1节研究的背景和意义  6
  第2节国内外水性聚氨酯胶粘剂的发展概况  6-7
  第3节水性聚氨酯的结构与性能  7-9
  第4节水性聚氨酯的制备  9-10
  第5节水性聚氨酯的改性  10-11
  第6节水性聚氨酯乳液胶粘剂的用途  11-12
  第7节存在问题及发展趋势  12-14
第二章实验方法  14-23
  第1节水性聚氨酯制备方法的确定  14
  第2节原料的选择  14-16
  第3节实验原理  16-18
  第4节水性聚氨酯的主要反应及流程图  18-19
  第5节复合乳液的主要反应及水性PU乳化过程  19-21
  第6节配方的有关计算  21-23
第三章实验部分  23-34
  第1节实验仪器及原料  23
  第2节实验过程  23-24
  第3节聚醚（聚酯）羟值的测定及分子量的计算  24-25
  第4节实验结果的测试  25-31
  第5节样品配方  31-32
  第6节部分PU乳液的固含量和粘度  32-34
第四章实验结果的分析与讨论  34-63
  第1节 DMPA对水性聚氨酯乳液性能影响  34-39
  第2节 NCO的含量对水性聚氨酯乳液性能影响的研究  39-49
  第3节聚酯型水性聚氨酯的制备  49-52
  第4节水性聚氨酯与丙烯酸酯共聚乳液的研究  52-58
  第5节 PU、PA、PU和PA共混及PUA乳液性能的研究  58-63
第五章结论  63-65
参考文献  65-68
附录  68-73
致谢  73-74

水性聚氨酯乳液的制备及其改性研究

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