本文關(guān)鍵詞：水性聚氨酯端基的測定與預(yù)聚體分散擴鏈反應(yīng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：當今社會,人類依然面臨著環(huán)境污染、全球變暖、能源緊缺、土地沙漠化等各種嚴重的問題。隨著,人們對環(huán)保問題的日益重視,溶劑性材料對環(huán)境的破壞性,越來越來被人們所認識,也備受各國政府的重視,所以獲得更加環(huán)保的水性材料應(yīng)運而生,這里面最為重要的一種水性材料：水性聚氨酯。水性聚氨酯是以水代替原有的有機溶劑而發(fā)展的一種新型聚氨酯體系,水性聚氨酯以水為溶劑,具有綠色環(huán)保,無污染,安全可靠不爆炸,機械性能優(yōu)良等優(yōu)點。 目前水性聚氨酯分散體的合成大部分采用所謂的預(yù)聚體分散工藝,即合成含親水結(jié)構(gòu)的聚氨酯預(yù)聚體,將預(yù)聚體分散在水中,采用高活性的多胺擴鏈劑在分散狀態(tài)下進一步擴連獲得高分子量的水分散聚氨酯。由于水分散狀態(tài)下進行擴連,反應(yīng)十分復(fù)雜,既有水參與反應(yīng)也有多胺擴鏈劑的反應(yīng),且反應(yīng)體系處于一種分散狀態(tài)。由于未找到一種對擴鏈反應(yīng)的有效研究方法,到目前為止對預(yù)聚體分散工藝的擴鏈研究基本還處于空白階段。為此,我們的研究設(shè)想了一種水性聚氨酯端氨基的定量測定方法,采用茚三酮使水性聚氨酯氨基顯色,而后采用可見吸收光譜測定顯色樣品的特征吸收,獲得了水性聚氨酯定量氨基殘留數(shù)據(jù),并通過數(shù)據(jù)定量分析水性聚氨酯擴鏈反應(yīng)。 (1)水溶性茚三酮與胺反應(yīng)條件的研究與工作曲線的測定 茚三酮是一種用于氨基酸的定量測定的試劑,也在刑偵中有廣泛應(yīng)用,它可以使犯罪現(xiàn)場指紋顯色,非常靈敏。茚三酮也可以用于伯胺反應(yīng)顯色,用于伯胺定量分析,其與伯胺反應(yīng)是一種藍紫色化合物,其可見吸收特征峰在560nm。 本章主要探究茚三酮是是否胺發(fā)生反應(yīng),以及與胺發(fā)生反應(yīng)的條件例如溫度,時間,用量等。二胺和茚三酮反應(yīng),反應(yīng)出現(xiàn)藍色,慢慢的溶液變成藍色,說明我們的想法是可行的；把茚三酮和聚氨酯乳液自然混合,不加熱的時候慢慢攪拌,乳液有部分變藍,稍加熱乳液變藍速度加快,這說明用茚三酮對端基研究是可行的。二胺和茚三酮在90℃反應(yīng)一小時后,把反應(yīng)后的溶液在UV-vis紫外可見分光光度計檢測,在560nmm左右出現(xiàn)明顯的吸收峰,實驗獲得成功。 研究結(jié)果表明：茚三酮可以和胺反應(yīng),且在UV-vis紫外可見分光光譜560nm出現(xiàn)明顯的特征吸收峰。在一定溫度下,相同的2g樣品樹脂加入不同量的二胺,在加入大約0.3g茚三酮后,樣品染色后的峰值,基本趨平,所以在樣品量為2g時,茚三酮的加入量為0.3g為最優(yōu)；在加入相同2g樣品樹脂,0.3g茚三酮下,分別在不同溫度：70℃、75℃、80℃、85℃、90℃下,制備染色樣品,在UV-vis紫外可見光譜下,在溫度高于80℃后,紫外可見圖譜的峰值基本平衡,所以茚三酮與樹脂的最佳反應(yīng)溫度為80℃-85℃；加入相同2g樣品樹脂,0.3g茚三酮,分別在不同時間反應(yīng)5min10min、15min、20min25min、30min、5min、40min,制備染色樣品,UV-vis紫外可見光譜下,反應(yīng)30min以上,峰值趨平。在由此實驗得出,茚三酮與樹脂樣品的質(zhì)量比20：3,反應(yīng)溫度為80℃-85℃,反應(yīng)時間為30min。能否定量分析,第一步要解決的是工作曲線的問題,為此我們用己二胺試著成制備曲線,工作曲線順利完成,這就說明進行定量分析是可行的。 (2)水與二胺擴鏈的研究 水性聚氨酯的合成過程中,第一步多異氰酸酯與大分子二元醇反應(yīng),反應(yīng)一段時間后加入一些小分子二元醇例如：乙二醇、1,4-丁二醇、一縮二乙二醇、丙二醇等,根據(jù)不同性質(zhì)的需要,選擇不同的小分子二醇。但是我們現(xiàn)在合成聚氨酯一般都使用預(yù)聚體分散法,這個工藝要在后一步增加一個后擴鏈過程,在后擴鏈過程主要有乙二胺、丁二胺、己二胺、環(huán)己二甲胺等,本章主要研究這個后擴鏈過程中二胺的擴鏈效率,這也是整個論文的重點。 本章主要研究在相同的初始合成后,在后乳化過程中加入不同的二胺,合成系列樣品乳液,然后處理這些乳液后,都與茚三酮反應(yīng)上色,在UV-vis紫外可見光譜下,檢測染色樣品的紫外可見吸收峰。本章主要研究了在后擴鏈劑下,水,乙二胺、丁二胺、己二胺、環(huán)己二甲胺的擴鏈效率。 在500m1三口燒瓶中加入PTMG,調(diào)節(jié)紅外燈加熱至90℃,脫水30分鐘,溫度降至75℃,然后再加入定量的HDI,控制反應(yīng)溫度為85℃反應(yīng)兩個小時,溫度降至75℃,加入DMPA、TEG、丙酮溫度升高到85℃反應(yīng)一小時；溫度降至75℃,加入丙酮,定量的催化劑反應(yīng)三個小時；加入定量的丙酮,溫度降至分散溫度；將預(yù)聚體,倒入分散桶,加入中和劑三乙胺,加入定量的水分散獲得水性聚氨酯分散體。本文的所有試驗分散用水均是0℃,三乙胺稀釋用水均為0℃。根據(jù)實驗的不同需要再加入定量的后擴鏈劑得到最終的產(chǎn)品。 研究表明：測定無二胺擴鏈劑不同分散溫度時合成的水性聚氨酯分散體端胺基顯色后的可見光吸收,在紫外可見的圖譜上看出水擴鏈形成了大量胺基,說明水性聚氨酯預(yù)聚體分散工藝中,水是可以擴鏈的,但是采用水擴鏈其擴鏈效率非常低。且我們發(fā)現(xiàn)了一個非常異常的現(xiàn)象,水擴鏈在低溫10℃-20℃和高溫40℃-50℃具有較高的擴鏈效率,而在中溫20℃-30℃擴鏈效率最低。對于這種異�，F(xiàn)象我們進行了多次重復(fù)實驗,都獲得相同的結(jié)果。在采用不同的二胺后擴鏈時,在相同用量下乙二胺擴鏈效果最好,丁二胺和己二胺擴鏈效率較低。 (3)不同溫度下二胺擴鏈效率的研究與粒徑對擴鏈的影響 本章主要研究乙二胺、丁二胺、己二胺、環(huán)己二甲胺在不同溫度下,后乳化工藝工程中,它們各自的擴鏈效率的研究；同時這一章還研究了同一種二胺在理論用量的20%、40%、60%、80%、100%時,這些不同用量下,溫度對擴鏈效率的影響。 本章研究表明：在用乙二胺、丁二胺、己二胺、環(huán)己二甲胺在不同溫度下,參與的后擴鏈過程中,端基上出現(xiàn)了氨基,且氨基的數(shù)量比水的少,說明二胺的擴鏈效率比水的效率高。另外發(fā)現(xiàn)一個和水一樣的規(guī)律：,二胺擴鏈在低溫100C-20℃和高溫40℃-50℃具有較高的擴鏈效率,而在中溫20℃-30℃擴鏈效率最低。對于這種異常現(xiàn)象我們進行了多次重復(fù)實驗,都獲得相同的結(jié)果,在相同二胺,不同用量下二胺擴鏈效率的研究中,發(fā)現(xiàn)后擴鏈劑用量是理論用量的40%時,擴鏈效率最好,所有實驗過的二胺都得出了這個結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：水性聚氨酯 水 不同二胺 擴鏈效率
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O633.14
【目錄】：

• 摘要3-7
• Abstract7-15
• 第一章 緒論15-40
• 1.1 聚氨酯簡介15-21
• 1.2 水性聚氨酯簡介21-23
• 1.2.1 水性聚氨酯的發(fā)展史21-23
• 1.3 聚氨酯的分類23-25
• 1.3.1 按分散狀態(tài)分類23-24
• 1.3.2 按親水基團分類24-25
• 1.3.3 按合成原料分類25
• 1.4 水性聚氨酯的制備方法25-27
• 1.4.1 外乳化法25-26
• 1.4.2 內(nèi)乳化法26-27
• 1.5 水性聚氨酯的主要原料27-30
• 1.5.1 異氰酸酯28
• 1.5.2 多元醇28-29
• 1.5.3 擴鏈劑29
• 1.5.4 助劑29-30
• 1.6 水性聚氨酯的性能30-31
• 1.6.1 聚氨酯硬段、軟段對聚氨酯性能影響30-31
• 1.6.2 水性聚氨酯的流變學(xué)性能31
• 1.6.3 水性聚氨酯的成膜性能31
• 1.7 茚三酮的簡介31-33
• 本論文的研究方法及主要內(nèi)容33-34
• 參考文獻34-40
• 第二章 水溶性茚三酮與胺反應(yīng)條件的研究與工作曲線的測定40-51
• 2.1 引言40-41
• 2.2 實驗部分41-42
• 2.2.1 實驗原料41
• 2.2.2 水性聚氨酯乳液的合成41
• 2.2.3 二胺、樣品與茚三酮反應(yīng)41-42
• 2.2.4 氨基的測定42
• 2.2.5 工作曲線的測定42
• 2.3 水性聚氨酯殘留氨基的測試原理42-43
• 2.4 測試與表征43-44
• 2.4.1 染色樣品的測試43
• 2.4.2 水性聚氨酯預(yù)聚體端基NCO含量的測定43-44
• 2.5 結(jié)果與討論44-48
• 2.5.1 聚氨酯樣品、二胺與茚三酮反應(yīng)不加熱的情況下的測試分析44-45
• 2.5.2 樣品樹脂與茚三酮反應(yīng)條件的研究45-48
• 2.5.3 工作曲線48
• 2.6 本章小節(jié)48-50
• 參考文獻50-51
• 第三章 水與不同種類二胺擴鏈的研究51-65
• 3.1 引言51-52
• 3.2 實驗部分52-54
• 3.2.1 實驗原料52
• 3.2.2 水性聚氨酯乳液的合成52-54
• 3.3 測試與表征54
• 3.3.1 染色樣品的測試54
• 3.3.2 水性聚氨酯預(yù)聚體端基NCO含量的測定54
• 3.4 結(jié)果與討論54-61
• 3.4.1 水擴鏈的研究54-57
• 3.4.2 乙二胺擴鏈的研究57-58
• 3.4.3 1,4-丁二胺擴鏈效率的研究58-59
• 3.4.4 1,5-己二胺擴鏈效率的研究59-60
• 3.4.5 環(huán)己二甲胺擴鏈效率的研究60-61
• 3.4.6 水性聚氨酯不同二胺擴鏈分析比較61
• 3.5 本章小結(jié)61-63
• 參考文獻63-65
• 第四章 不同溫度下擴鏈效率的研究與粒徑對擴鏈的影響65-81
• 4.1 引言65
• 4.2 實驗部分65-66
• 4.2.1 實驗原料65-66
• 4.2.2 水性聚氨酯乳液的合成66
• 4.3 測試與表征66-67
• 4.3.1 染色樣品的測試66-67
• 4.3.2 聚氨酯預(yù)聚體中殘余NCO基團含量的測定67
• 4.4 結(jié)果與討論67-77
• 4.4.1 乙二胺用量是理論用量的20%時擴鏈效率的研究67-69
• 4.4.2 乙二胺用量是理論用量的40%時擴鏈效率的研究69-70
• 4.4.3 乙二胺用量是理論用量的60%時擴鏈效率的研究70-71
• 4.4.4 乙二胺用量是理論用量的80%時擴鏈效率的研究71-72
• 4.4.5 乙二胺用量是理論用量的100%時擴鏈效率的研究72-73
• 4.4.6 環(huán)己二甲胺用量是理論用量的20%時擴鏈效率的研究73-74
• 4.4.7 環(huán)己二甲胺用量是理論用量的40%時擴鏈效率的研究74-75
• 4.4.8 環(huán)己二甲胺用量是理論用量的60%時擴鏈效率的研究75-76
• 4.4.9 環(huán)己二甲胺用量是理論用量的80%時擴鏈效率的研究76-77
• 4.4.10 粒徑對擴鏈的影響77
• 4.5 本章小結(jié)77-79
• 參考文獻79-81
• 第五章 結(jié)論81-82
• 致謝82-84
• 碩士期間發(fā)表論文84

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：水性聚氨酯端基的測定與預(yù)聚體分散擴鏈反應(yīng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：297914