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单组分常温自交联水性聚氨酯的合成与性能研究

作　者: 王爱东
导　师: 曾俊；王武生
学　校: 安徽大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 单组分常温自交联水性聚氨酯酮肼反应
分类号: O633.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

水性聚氨酯是性能较为全面的一种材料,具有良好的物理机械性能,优异耐候性、弹性、耐低温性能以及软硬度可调节等优点,广泛应用于涂料、胶粘剂、织物整理、皮革、人造革涂饰及油墨等许多领域。但一般线性水性聚氨酯往往存在耐水性、耐溶剂性及某些机械性能较差的缺点。交联是提高水性聚氨酯性能的有效方法,人们总是希望得到单组分包装、并具有贮存稳定性的在成膜过程中发生交联的水性聚氨酯分散体。利用酮羰基和酰肼基进行亲核反应脱水生成腙,从而使高分子发生交联。我们在总结前人工作的基础上合成了三种常温可交联的单组分包装的水性聚氨酯。 1.主链中含酮羰基的单组分室温可交联水性聚氨酯分散体的合成。采用含有酮羰基的二羟基丙酮作为引入可交联官能团的物质,合成主链中含酮羰基的水性聚氨酯。 2.侧链含酮羰基的单组分室温可交联水性聚氨酯的合成。利用双丙酮丙烯酰胺和二乙醇胺的Micheal加成反应,制备含酮羰基的二元醇作为引入酮羰基的物质,合成侧链含可交联合成的水性聚氨酯。 3.两端含酮羰基的单组分室温可交联水性聚氨酯的合成。制备双丙酮丙烯酰胺和丙酸酯类单体低物聚,利用含羟基的巯基乙醇链作为转移剂与聚氨酯预聚体反应,合成端基可交联合成水性聚氨酯。在上述三种水性聚氨酯乳化时加入小分子肼,利用酮肼反应得到结构不同的单组分常温自交联水性聚氨酯本课题还研究了可交联官能团含量对所得乳液粒径、稳定性、耐水耐溶剂性、机械力学等性能的影响,提出了交联官能团所在的位置不同对产品性能的影响不同。通过傅立叶变换(FT-ATR)红外光谱表征聚氨酯高分子间的酮肼交联反应,通过动态力学(DMTA)分析、功率补偿式差示扫描量热(DSC)分析、热重分析(TGA)等分析手段研究酮肼交联对聚氨酯的微相分离、玻璃化转变温度及耐热性能的影响,揭示了交联结构与性能间的关系。为实际应用进行分子设计提供依据。

全文目录

中文摘要  7-8
英文摘要  8-10
第一章绪论  10-27
  1.1 引言  10-11
  1.2 水性聚氨酯发展概况  11-13
    1.2.1 国外水性聚氨酯发展概况  11-12
    1.2.2 国内水性聚氨酯发展概况  12-13
  1.3 水性聚氨酯的结构、性能及影响  13-14
  1.4 水性聚氨酯制备方法及分类  14-16
    1.4.1 水性聚氨酯制备概述  14-15
    1.4.2 水性聚氨酯制备方法分类  15-16
  1.5 交联水性聚氨酯聚合物的性能  16-17
  1.6 交联体系水性聚氨酯的分类  17-25
    1.6.1 双组分交联水性聚氨酯  17-21
    1.6.2 单组分交联水性聚氨酯  21-25
  1.7 本文的指导思想与主要内容  25-27
第二章单组分常温自交联水性聚氨酯分子结构设计及表征方法  27-44
  2.1 引言  27
  2.2 酮肼交联化学反应原理  27-28
  2.3 温自交联水性聚氨酯分子结构设计  28-32
    2.3.1 主链含可交联官能团酮羰基的水性聚氨酯  28-29
    2.3.2 侧链含可交联官能团酮羰基的水性聚氨酯  29-30
    2.3.3 端基含可交联官能团酮羰基的水性聚氨酯  30-31
    2.3.4 交联剂的选择  31-32
  2.4 制备方案  32-36
  2.5 测试与表征方法  36-43
    2.5.1 紫外分光光度(UV)法  36
    2.5.2 傅立叶变换红外光谱(FT-IR、FT-ART)法  36-37
    2.5.3 粒径及粒径分布的表征  37-38
    2.5.4 透射电子显微镜法观察乳胶粒形貌  38-39
    2.5.5 动态力学粘弹谱(DMA)法  39-41
    2.5.6 功率补偿式差示扫描量热(DSC)法  41-42
    2.5.7 热重分析(TGA)法  42-43
  2.6 本章小结  43-44
第三章含酮羰基和羟基的可交联单体的制备  44-59
  3.1 引言  44
  3.2 含酮羰基的双羟基化合物3-[二2-羟乙基)]胺基-N(1，1-二甲基-3-丁酮)丙酰胺合成  44-51
    3.2.1 反应机理  44-45
    3.2.2 实验  45-46
    3.2.3 反应的转化率测试  46
    3.2.4 结果与讨论  46-51
  3.3 含羰基和端羟基的丙烯酸酯类低聚物的合成  51-58
    3.3.1 合成路线  51-52
    3.3.2 实验  52-53
    3.3.3 官能团的表征和分子量的测试  53-55
    3.3.4 结果与讨论  55-58
  3.4 本章小结  58-59
第四章单组分常温自交联水性聚氨酯的合成与性能研究  59-92
  4.1 引言  59
  4.2 单组分常温自交联水性聚氨酯的合成  59-66
    4.2.1 非交联水性聚氨酯PU的合成  59-60
    4.2.2 主链可交联水性聚氨酯的合成  60-62
    4.2.3 侧链可交联水性聚氨酯的合成  62-64
    4.2.4 端基可交联水性聚氨酯的合成  64-66
  4.3 测试与表征  66-69
  4.4 结果与讨论  69-91
    4.4.1 酮肼交联的表征  69-72
    4.4.2 可交联单体的含量对乳液粒径影响  72-77
    4.4.3 交联对乳液贮存稳定性的影响  77-78
    4.4.4 交联对聚氨酯胶膜交联度、溶胀率及力学性能的影响  78-81
    4.4.5 动态力学分析  81-89
    4.4.6 交联对聚氨酯胶膜的热稳定性的影响  89-91
  4.5 本章小结  91-92
第五章结论  92-94
参考文献  94-99
硕士期间发表的论文  99-100
致谢  100-101

单组分常温自交联水性聚氨酯的合成与性能研究

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