本文關(guān)鍵詞：聚碳酸酯二醇型水性聚氨酯的合成及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著環(huán)保法規(guī)的實施，各國對揮發(fā)性有機物及有毒物的限制越來越嚴(yán)格，對合成聚氨酯材料的發(fā)展突出表現(xiàn)為環(huán)保和高性能化。水性聚氨酯（WPU）具有環(huán)保、低VOC排放量等特點，近幾十年來得到了迅速的發(fā)展，但是WPU本身耐水性、耐高溫性能及熱穩(wěn)定性能不佳，這使其應(yīng)用與發(fā)展受到了限制。因此研發(fā)具有良好耐水性、耐高溫穩(wěn)定性能的新型WPU材料具有重大的意義和發(fā)展前景。 論文以聚碳酸酯二醇（PCDL）、四氫呋喃醚二醇（PTMG）和異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)為基本原料，二羥甲基丙酸（DMPA）作為親水?dāng)U鏈劑，1,4-丁二醇(BDO)作為小分子擴鏈劑，氨丙基三甲氧基硅氧烷偶聯(lián)劑(KH-551)作為封端劑，三乙胺作為中和劑，采用預(yù)聚體分散法分別合成了-NCO封端的WPU及硅烷偶聯(lián)劑封端的WPU，并通過傅里葉紅外光譜（FT-IR）、熱重分析（TGA）、差示掃描量熱法（DSC）對WPU膠膜的分子結(jié)構(gòu)和熱性能進(jìn)行了表征，還對WPU乳液的穩(wěn)定性、外觀及粘度，膠膜的耐水、耐乙醇性、力學(xué)性能和粘接強度進(jìn)行了研究。主要工作及研究分為四個方面：（1）分別以PCDL與PTMG作為軟段合成了-NCO封端的WPU，并比較了不同軟段類型WPU的乳液及膠膜性能。結(jié)果表明：PCDL型水性聚氨酯綜合性能要優(yōu)于PTMG型水性聚氨酯，具有更好的耐水、耐乙醇性，更高的熱穩(wěn)定性及力學(xué)性能。（2）以HDI/IPDI復(fù)配作為硬段，PCDL為軟段，合成了一系列-NCO封端的WPU，分析了HDI/IPDI復(fù)配比對PCDL型WPU乳液及膠膜性能的影響。結(jié)果表明：隨著HDI/IPDI復(fù)配比的增加，乳液透明度降低，粘度增大；膠膜的拉伸強度及拉伸剪切強度先增大后減小，而斷裂伸長率、耐水、耐乙醇性、熱穩(wěn)定性及相容性均得到了改善。（3）硅氧烷偶聯(lián)劑KH-551作為封端劑，制備出以硅氧烷偶聯(lián)劑封端的PCDL型WPU，考察了KH-551用量對PCDL型WPU乳液及膠膜性能的影響。結(jié)果表明：隨著KH-551用量的增加，WPU乳液的穩(wěn)定性和外觀變化不大，而其粘度及WPU膠膜的拉伸強度、拉伸剪切強度均呈先增大后減小的趨勢，，膠膜的斷裂伸長率降低，初始分解溫度升高，吸水、吸溶劑率是先減小后增大的，較佳的KH-551用量為2%。（4）將聚硅氧烷引入WPU中，合成了聚硅氧烷-聚碳酸酯二醇-水性聚氨酯三元復(fù)合乳液，討論了聚硅氧烷的種類及添加量對WPU乳液和膠膜性能的影響，利用紅外光譜和掃描電鏡（SEM）對水性聚氨酯膠膜的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征；通過熱重分析（TGA）表征了材料的熱性能，對膠膜的力學(xué)性能、耐水、耐溶劑性能進(jìn)行了測試。研究結(jié)果表明：加入PDMS后，WPU軟、硬鏈段的相容性不好，存在著微相分離，拉伸強度降低，但膠膜的熱穩(wěn)定性和耐水性均有所提高，斷裂伸長率和拉伸剪切強度隨著PDMS含量的增加，出現(xiàn)先增大后減�。黄浯�，PDMS-NH2的加入明顯改善了膠膜的耐乙醇性，而PDMS-OH的加入，卻使膠膜的耐乙醇性變差了。綜合PDMS-NH2與PDMS-OH對WPU的改性效果比較分析，PDMS-NH2可改善WPU綜合性能。
【關(guān)鍵詞】：水性聚氨酯 聚碳酸酯二醇 HDI/IPDI 硅氧烷偶聯(lián)劑 聚硅氧烷
【學(xué)位授予單位】：中北大學(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4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 課題的研究背景及意義11-12
• 1.2 聚碳酸酯二醇12-13
• 1.3 水性聚氨酯(WPU)13-21
• 1.3.1 合成水性聚氨酯的原料13-15
• 1.3.2 水性聚氨酯的合成反應(yīng)機理15-17
• 1.3.3 水性聚氨酯預(yù)聚體乳化過程（相轉(zhuǎn)變過程）17-18
• 1.3.4 水性聚氨酯分散液的穩(wěn)定性機理18
• 1.3.5 水性聚氨酯乳液成膜機理18-19
• 1.3.6 水性聚氨酯的微相分離與結(jié)晶19-21
• 1.4 PCDL 型水性聚氨酯的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)21-22
• 1.5 硅氧烷的結(jié)構(gòu)及其改性 WPU 的方法22-23
• 1.5.1 硅氧烷的結(jié)構(gòu)22
• 1.5.2 硅氧烷改性 WPU 的方法22-23
• 1.6 本課題的研究目的和主要內(nèi)容23-25
• 1.6.1 本課題的研究目的23-24
• 1.6.2 本課題研究的主要內(nèi)容24-25
• 第二章 實驗基礎(chǔ)25-34
• 2.1 實驗部分25-28
• 2.1.1 實驗原料25-26
• 2.1.2 實驗原料的處理方法26
• 2.1.3 實驗儀器及設(shè)備26-27
• 2.1.4 實驗裝置27-28
• 2.2 合成方法與工藝28-29
• 2.3 水性聚氨酯分子量的計算29
• 2.4 產(chǎn)品膠膜的制備29
• 2.5 產(chǎn)品性能測試與表征手段29-34
• 2.5.1 預(yù)聚體中異氰酸酯基團(tuán)（-NCO）含量的測試29-31
• 2.5.2 水性聚氨酯乳液性能的測試31-32
• 2.5.2.1 產(chǎn)品固含量的測試31
• 2.5.2.2 產(chǎn)品粘度的測試31
• 2.5.2.3 產(chǎn)品掃描電鏡（SEM）的測試31-32
• 2.5.3 水性聚氨酯膠膜性能的測試32-34
• 2.5.3.1 產(chǎn)品的紅外光譜測試32
• 2.5.3.2 力學(xué)性能的測定32
• 2.5.3.3 拉伸剪切強度的測定32
• 2.5.3.4 耐水、耐乙醇性能的測試32-33
• 2.5.3.5 產(chǎn)品的熱失重分析（TGA）測試33
• 2.5.3.6 產(chǎn)品的差失掃描量熱（DSC）的測試33-34
• 第三章 聚碳酸酯二醇型水性聚氨酯的合成研究34-51
• 3.1 引言34
• 3.2 聚碳酸酯二醇型和聚醚型水性聚氨酯的合成34-37
• 3.3 實驗結(jié)果分析與討論37-49
• 3.3.1 水性聚氨酯的結(jié)構(gòu)分析37-38
• 3.3.2 PCDL 型 WPU 與聚醚型 WPU 性能的比較38-41
• 3.3.2.1 不同軟段對 WPU 性能的影響38-39
• 3.3.2.2 耐水性、耐乙醇性能的比較39-40
• 3.3.2.3 熱性能的比較40-41
• 3.3.3 HDI/IPDI 對 PCDL 型水性聚氨酯性能的影響分析41-45
• 3.3.3.1 HDI/IPDI 對 PCDL 型 WPU 乳液性能的影響41
• 3.3.3.2 HDI/IPDI 對 PCDL 型 WPU 力學(xué)性能的影響41-42
• 3.3.3.3 HDI/IPDI 對 PCDL 型 WPU 拉伸剪切強度的影響42-43
• 3.3.3.4 HDI/IPDI 對 PCDL 型 WPU 耐水、耐乙醇性能的影響43-44
• 3.3.3.5 HDI/IPDI 對 PCDL 型 WPU 熱性能的影響44-45
• 3.3.4 KH-551 封端對 PCDL 型 WPU 性能的影響分析45-49
• 3.3.4.1 KH-551 對 PCDL 型 WPU 乳液性能的影響45
• 3.3.4.2 KH-551 對 PCDL 型 WPU 力學(xué)性能的影響45-46
• 3.3.4.3 KH-551 對 PCDL 型 WPU 拉伸剪切強度的影響46-47
• 3.3.4.4 KH-551 用量對 PCDL 型 WPU 耐水、耐溶劑性能的影響47-48
• 3.3.4.5 KH-551 對 PCDL 型 WPU 熱性能的影響48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第四章 聚硅氧烷-PCDL-水性聚氨酯三元復(fù)合乳液的合成及性能研究51-63
• 4.1 引言51
• 4.2 (PDMS-NH2)-PCDL-水性聚氨酯三元復(fù)合乳液的合成及反應(yīng)流程51-53
• 4.3 (PDMS-OH)-PCDL-水性聚氨酯三元復(fù)合乳液的合成及反應(yīng)流程53-54
• 4.4 產(chǎn)品的紅外光譜分析54-55
• 4.5 實驗結(jié)果分析與討論55-62
• 4.5.1 WPU 乳液性能的分析55-56
• 4.5.2 力學(xué)性能的分析56-58
• 4.5.3 拉伸剪切強度的分析58-59
• 4.5.4 耐水性、耐乙醇性能的分析59-60
• 4.5.5 熱性能的分析60-61
• 4.5.6 掃描電鏡（SEM）的分析61-62
• 4.6 本章小結(jié)62-63
• 第五章 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果69-70
• 致謝70-71

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：聚碳酸酯二醇型水性聚氨酯的合成及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：303836