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聚酯型水性聚氨酯的合成与改性研究

作　者: 李艳辉
导　师: 葛圣松
学　校: 山东科技大学
专　业: 化学工艺
关键词: 水性聚氨酯改性耐热性耐水性
分类号: TQ323.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近年来,人们对于清洁生活方式的追求,降低涂料中有机组分排放的呼声,大大推动了水性聚氨酯等水性树脂的发展。水性聚氨酯除了无毒、不燃、无污染方面的优点外,还具有可以与溶剂型聚氨酯相媲美的物化性能,如较强的耐磨性、优良的附着力、较好的耐油、耐酸、碱性等,但是,水性聚氨酯也有不足,比如,耐水性差、耐高温性能不佳;聚丙烯酸酯树脂具有机械强度高、耐老化、耐光不变黄、耐水性好等优点,但因其在自由基聚合时多种单体在分子链上的排列为无规律结构,而存在着耐有机溶剂性、耐磨性、耐化学品差,低温发脆等缺点;有机硅化合物由于含有硅元素而兼有有机化合物和无机化合物的特性,比如高温稳定,耐水、耐候性好的特点。总之,水性聚氨酯、聚丙烯酸酯树脂和有机硅化合物在物化性质上有一定的互补作用,使三者有机地结合起来,可使水性聚氨酯的性能得到明显的改善,这也是研究新型水性聚氨酯的重要途径。本研究采用在耐磨、耐氧化、耐化学介质、抗撕裂等方面综合表现十分优异的聚ε-己内酯二元醇和2,4-甲苯二异氰酸酯为主原料,采用丙酮法合成了聚酯型水性聚氨酯乳液,并研究了合成原料的脱水处理、反应时间、反应温度、乳化温度等对聚氨酯乳液合成的影响,进而得到了合成水性聚氨酯的最佳工艺;探讨了-NCO/-OH的变化范围、二羟甲基丙酸的用量、中和度对聚氨酯乳液性能的影响。针对水性聚氨酯在耐水、耐热方面的不足,本研究还用甲基丙烯酸甲酯和有机硅合成了改性聚氨酯乳液,并研究了丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸甲酯的用量,引发剂的类型、用量,有机硅的类型、用量对改性聚氨酯乳液的影响。聚酯型水性聚氨酯经过复合改性后,得到了吸水率为6.9%,铅笔硬度为2H,附着力达到2级的聚氨酯胶膜。使用红外光谱分析、热重分析、透射电镜和激光粒度仪等手段对制备的水性聚氨酯的有关性能进行了分析和表征。红外分析表明:本研究所合成的聚氨酯树脂中存在着明显的氢键行为,且改性之后,复合树脂中除聚氨酯外,还存在着聚丙烯酸酯与有机硅结构单元;热重分析表明:水性聚氨酯经过聚丙烯酸酯改性后,分解温度提高了8℃左右,硅丙树脂复合改性后,又提高了8℃左右;透射电镜与激光粒度仪测试表明:复合粒子的粒径明显大于改性前水性聚氨酯的粒径,粒径分布从100～160nm增大到70～300nm,且胶粒为核壳结构,外观更为规整。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-25
  1.1 水性聚氨酯的出现与发展  10-11
  1.2 水性聚氨酯的分类  11-12
  1.3 水性聚氨酯的合成原料  12-14
  1.4 水性聚氨酯的制备方法  14-16
  1.5 水性聚氨酯的改性  16-23
  1.6 本研究的目的、意义与主要内容及创新点  23-25
2 实验部分  25-33
  2.1 实验药品  25
  2.2 实验仪器  25-26
  2.3 实验装置  26-27
  2.4 实验原理  27-29
  2.5 分析与检测  29-33
3 水性聚氨酯合成工艺研究  33-46
  3.1 实验步骤  33
  3.2 结果与讨论  33-45
  3.3 小节  45-46
4 聚丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成  46-55
  4.1 实验工艺  46
  4.2 结果与讨论  46-53
  4.3 小结  53-55
5 有机硅改性聚丙烯酸酯-聚氨酯乳液的合成  55-60
  5.1 实验工艺  55
  5.2 结果与讨论  55-59
  5.3 小结  59-60
结论  60-63
参考文献  63-68
攻读硕士期间主要成果  68-69
致谢  69

聚酯型水性聚氨酯的合成与改性研究

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