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自组装型水性双组份聚氨酯涂料结构与性能研究

作　者: 魏浩
导　师: 周亨近；姜志国
学　校: 北京化工大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 水性聚氨酯微相分离软段涂膜性能
分类号: TQ633
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

聚氨酯涂料(PU)因其优异的性能被广泛的应用于各个行业。然而随着人们环保意识的加强和日益严格的有机溶剂排放法规的颁布，溶剂型聚氨酯涂料越来越不适应社会对此的需要。在此情况下，水性聚氨酯涂料在近几年得到了快速的发展，有许多专利和产品问世，其性能可与溶剂型聚氨酯涂料媲美。但是人们在水性聚氨酯涂料的研究多集中在合成方法上，对于影响涂膜性能的因素研究较少。本文通过改变多元醇的结构、扩链剂的用量、预聚体中异氰酸根(NCO)基团的含量等因素，全面地考察各种因素对水性聚氨酯涂膜性能的影响规律。本文用差示扫描量热仪(DSC)对所合成的PU膜的微观状态进行了表征；用透射电镜(TEM)观察内部微区形态；通过应力—应变测试研究了拉伸性能；用旋转粘度计和粒径分布测试仪测定了乳液的粘度和平均粒径。研究发现当硬段含量固定时，软段的分子量超过1500后，软硬段之间发生明显的微相分离，形成三相互穿网络结构，涂膜拉伸强度、断裂伸长率均增加，乳液的粒径减小；引入化学交联使微相分离困难，拉伸强度先下降，在官能度为2.5时达到最低，然后迅速增加，断裂伸长率始终下降；当涂料的固含量不变时，微相分离程度、涂膜的拉伸强度、乳液粒径随着二羟甲基丙酸(DMPA)用量的增加而增加，断裂伸长率减小。本文采用自制的聚四氢呋喃—聚己内酯聚醚酯作软段合成了PU水性涂料，首次研究了其微相分离程度性能的影响，发现软硬段对拉伸性能具有协同增强效应。用透射电镜(TEM)清晰地观察到了内部微区独特的“核壳”结构，目前尚未见文献报道。

全文目录

第一章引言  7-28
  1.1 聚氨酯的概况  7-8
  1.2 聚氨酯涂料的基本概念、化学反应及分类  8-17
    1.2.1 聚氨酯涂料基本化学反应  8-10
      1.2.1.1 原料  8
      1.2.1.2 聚氨酯涂料基本的化学反应  8-10
    1.2.2 聚氨酯涂料的分类  10-12
    1.2.3 聚氨酯涂料的发展概况  12-17
      1.2.3.1 国外聚氨酯涂料发展动态  12-15
      1.2.3.2 我国聚氨酯涂料新品种  15-17
  1.3 水性聚氨酯涂料  17-26
    1.3.1 单组分水性聚氨酯涂料  18-20
    1.3.2 双组分水性聚氨酯涂料(2KWB／PUR)  20-26
      1.3.2.1 水性双组份聚氨酯涂料的制备原理  20-21
      1.3.2.2 制备的前提条件  21
      1.3.2.3 制备方法  21-22
      1.3.2.4 原材料的选择  22-23
      1.3.2.5 2KWB／PUR的混合工艺  23-25
      1.3.2.6 2KWB／PUR的涂膜性能  25-26
      1.3.2.7 应用  26
  1.4 论文选题的目的和意义  26-28
第二章实验  28-34
  2.1 原料  28
  2.2 水性双组份聚氨酯涂料的制备  28-32
  2.3 测试方法  32-34
    2.3.1 差示扫描量热分析(DSC)  32
    2.3.2 热重分析(TG)  32
    2.3.3 透射电子显微镜(TEM)  32
    2.3.4 拉伸性能测试  32
    2.3.5 耐水性的测试  32-33
    2.3.6 NCO基官能团百分含量的计算  33
    2.3.7 平均粒径测定  33
    2.3.8 粘度测定  33
    2.3.9 膜失重率测定  33-34
第三章自组装对于双组份聚氨酯涂料性能的影响  34-65
  3.1 软段分子量的改变对涂膜性能的影响  34-39
  3.2 软段种类对于涂膜性能的影响  39-43
  3.3 软段的官能度对于涂膜性能的影响  43-46
  3.4 聚醚多元醇含量对于涂料涂膜性能的影响  46-48
  3.5 扩链／交联剂官能度对涂料涂膜性能的影响  48-54
  3.6 交联剂用量与涂料涂膜性能的关系  54-57
  3.7 NCO％对水性聚氨酯防水涂料性能的影响  57-60
  3.8 DMPA用量与涂料涂膜性能的关系  60-65
第四章主要结论  65-67
参考文献  67-73
致谢  73

自组装型水性双组份聚氨酯涂料结构与性能研究

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