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水性聚氨酯分散体的改性及合成研究

作　者: 沈立平
导　师: 吴嘉
学　校: 浙江大学
专　业: 化学工程
关键词: 水性聚氨酯合成 TDI IPDI 改性
分类号: TQ630.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 2次
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内容摘要

近年来,由于涂料使用过程中对环境和人体的影响越来越受到重视,世界范围内的聚氨酯涂料已逐步由溶剂型向水分散型转变,即所谓的水性聚氨酯。水性聚氨酯按原料可分为芳香族型、脂肪族和脂环族型。国内研制和生产的水性聚氨酯的品种、性能、数量、质量和国际水平还有较大的差距,存在涂层易吸潮、耐水性耐湿擦性不高等缺点,本文主要是通过环氧树脂对水性聚氨酯的改性来提高其耐水性和硬度。目前国内使用得较多的是芳香型水性聚氨酯,其在贮存和使用过程中易黄化。本文采用脂肪族二异氰酸酯IPDI与聚酯多元醇、DMPA等交联法合成水性聚氨酯,探讨了反应温度。NCO/OH、交联剂量、催化剂、中和剂、pH值等对乳液及涂膜性能的影响。研究了DMPA加入方式和加入量的影响,发现加入方式以溶液加入法为佳,加入量在7%～8%最合适;进行了小分子扩链剂BDO/DEG影响的对比;研究了环氧树脂和蓖麻油对水性聚氨酯的改性,并用红外光谱进行了测试。由于聚醚—TDI—丙酮体系价格低,目前我国市场上国产的水性聚氨酯乳液绝大部分采用芳香族异氰酸酯单体,本文还采用芳香族异氰酸酯TDI和聚醚多元醇、DMPA等交联法合成水性聚氨酯,探讨了反应温度、NCO/OH等对乳液及涂膜性能的影响。研究了环氧树脂加入量的影响,发现加入量以6%～8%较合适;研究了DMPA加入量和加入方式的影响,发现加入量在7%～8%最合适,加入方式以溶液加入法为佳;研究了TMP含量的影响;研究了软段类型和含量的影响;研究了扩链剂EDA含量的影响;研究了催化剂的影响;对加环氧树脂和不加环氧树脂的产品进行了红外光谱分析。

全文目录

第一章文献综述  8-23
  1．1 前言  8-9
  1．2 水性聚氨酯的分类  9-11
    1．2．1 按外观分类  9-10
    1．2．2 按使用形式分类  10
    1．2．3 按亲水性基团的性质分类  10-11
    1．2．4 按聚氨酯原料分类  11
    1．2．5 按聚氨酯树脂的整体结构分类  11
    1．2．6 按聚氨酯的水性化方法分类  11
  1．3 水性聚氨酯的合成  11-14
    1．3．1 丙酮法  12
    1．3．2 预聚体混合法  12-14
    1．3．3 熔体分散缩合法  14
    1．3．4 酮亚胺-酮连氮法  14
    1．3．5 封端NCO合成法  14
  1．4 水性聚氨酯的合成原料  14-16
    1．4．1 异氰酸酯  15
    1．4．2 多元醇  15-16
    1．4．3 扩链剂  16
    1．4．4 水  16
  1．5 水性聚氨酯的改性研究  16-19
    1．5．1 丙烯酸酯改性  17
    1．5．2 蓖麻油改性  17
    1．5．3 聚硅氧烷改性  17-18
    1．5．4 环氧树脂改性  18
    1．5．5 改性水性聚氨酯的进展  18-19
  1．6 IPDI型水性聚氨酯  19-20
    1．6．1 IPDI/TDI的对比  19
    1．6．2 国内IPDI型水性聚氨酯的研究进展  19-20
  1．7 水性聚氨酯的应用  20-23
    1．7．1 涂饰剂  20-21
    1．7．2 粘合剂  21
    1．7．3 处理剂  21
    1．7．4 乳液聚合高分子乳化剂  21-22
    1．7．5 水性聚氨酯涂料  22-23
第二章研究目标、内容及方法  23-36
  2．1 研究目标和内容  23-24
    2．1．1 研究目标  23
    2．1．2 研究内容  23-24
  2．2 原材料的来源与处理  24-25
  2．3 实验仪器与装置  25-26
    2．3．1 实验仪器  25
    2．3．2 实验装置  25-26
  2．4 合成原理及工艺条件选择  26-31
    2．4．1 合成原理  26-28
    2．4．2 以IPDI为原料的水性聚氨酯分散体合成工艺条件  28-30
    2．4．3 以TDI为原料的水性聚氨酯分散体合成工艺条件  30-31
  2．5 水性聚氨酯合成工艺  31-33
    2．5．1 以IPDI为原料的水性聚氨酯分散体合成工艺  31-32
    2．5．2 以TDI为原料的水性聚氨酯分散体合成工艺  32-33
  2．6 分析与测试  33-36
    2．6．1 水性聚氨酯分散体粘度测定  33
    2．6．2 胶膜耐水性测试  33
    2．6．3 乳液外观与稳定性  33-34
    2．6．4 硬度的测定  34
    2．6．5 NCO含量的测定  34
    2．6．6 FTIR分析  34
    2．6．7 总固体份含量测定  34-35
    2．6．8 pH的测定  35
    2．6．9 高温稳定性  35-36
第三章 IPDI水性聚氨酯分散体合成  36-45
  3．1 DMPA的量及其加入方式的影响  36-39
    3．1．1 DMPA的加入方式  36-37
    3．1．2 DMPA的量对涂膜耐水性的影响  37
    3．1．3 DMPA的量对乳液性能的影响  37-39
  3．2 小分子扩链剂的影响  39-40
    3．2．1 乳液红外光谱  39-40
    3．2．2 小分子扩链剂对乳液粘度的影响  40
  3．3 环氧树脂的影响  40-42
    3．3．1 乳液红外光谱  41
    3．3．2 环氧树脂配比对乳液性能的影响  41-42
  3．4 蓖麻油改性水性聚氨酯  42-45
    3．4．1 乳液红外光谱  42-43
    3．4．2 蓖麻油改性的影响  43-45
第四章 TDI水性聚氨酯分散体合成  45-56
  4．1 环氧树脂含量的影响  45-46
  4．2 DMPA含量及DMPA加入方式的影响  46-49
  4．3 TMP含量的影响  49-50
  4．4 软段类型和含量的影响  50-51
  4．5 扩链剂EDA的含量的影响  51-53
  4．6 催化剂的影响  53
  4．7 加环氧树脂和不加环氧树脂合成的产品的红外光谱图分析  53-54
  4．8 水性聚氨酯乳液性能及涂膜性能  54-56
第五章结论  56-58
  5．1 IPDI水性聚氨酯分散体合成  56
  5．2 TDI水性聚氨酯分散体合成  56-58
符号说明  58-59
参考文献  59-61
致谢  61

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