本文關(guān)鍵詞：高固含量水性聚氨酯的合成與結(jié)晶行為研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本論文以PBA、HDI、IPDI、BDO及AAS為主要原材料，制備了多個系列的高固含量水性聚氨酯乳液，并對其結(jié)晶行為進(jìn)行了詳細(xì)的研究。 本論文對制備高固含量水性聚氨酯的不同合成技術(shù)進(jìn)行了研究。首先，本論文采用丙酮-預(yù)聚體分散結(jié)合法合成了固含量為50%的水性聚氨酯乳液，，并重點(diǎn)研究了丙酮用量和R值（NCO/OH）對乳化過程和水性聚氨酯乳液穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，在R值一定時，丙酮的最佳用量為樹脂質(zhì)量的1.25倍；在丙酮用量一定時，初始R值不宜超過2.5。其次，本論文還采用內(nèi)-外乳化結(jié)合法合成了固含量高于50%的水性聚氨酯乳液，研究了外乳化劑的種類對乳化過程及乳液固含量的影響。結(jié)果表明，單純以內(nèi)乳化工藝獲得的水性聚氨酯的粘度為362mPa s，相反轉(zhuǎn)時間為34s；而以外乳化劑OP-10、SDS、LAS代替部分AAS，可使體系具備較好的親水性，相反轉(zhuǎn)時間分別縮短至21s、29s和31s，相同固含量下乳液的粘度分別降至117mPa s、255mPa s和267mPa s。最后，本論文還以不同的二元醇（PBA3000、PBA2000、PCDL3000、PCDL2000）、不同的擴(kuò)鏈劑（BDO、BDA、EDA）為原料，采用分批乳化法制備了固含量大于50%、粘度均小于200mPa s的水性聚氨酯乳液。 本論文采用DSC、XRD、POM、SEM、TGA等技術(shù)研究了丙酮-預(yù)聚體分散法合成水性聚氨酯過程中軟段結(jié)晶行為的變化規(guī)律。結(jié)果表明，在合成水性聚氨酯的過程中，軟段的相對結(jié)晶度是不斷變化的：在預(yù)聚反應(yīng)階段由100%降至56.77%、在親水?dāng)U鏈反應(yīng)階段提高至71.25%、經(jīng)去離子水乳化后再次降低至56.98%、后經(jīng)EDA擴(kuò)鏈反應(yīng)后又提高至58.74%。在此過程中，軟段的結(jié)晶尺寸也由開始時的30μm降至最后的1μm以下；產(chǎn)物形成的乳膠膜的斷裂方式從脆性斷裂逐漸變?yōu)轫g性斷裂。此外，在該過程中，膠膜的分解溫度（T5%）在預(yù)聚反應(yīng)完成后降低了14.6℃、在親水?dāng)U鏈反應(yīng)完成后提高了3.3℃、經(jīng)去離子水乳化后降低了2.9℃、經(jīng)EDA后擴(kuò)鏈反應(yīng)后又提高了1.3℃，其變化規(guī)律與其軟段的相對結(jié)晶度的變化規(guī)律是一致的。 本論文采用DSC和TGA技術(shù)表征了以不同軟段相對分子質(zhì)量、不同硬段種類和含量、不同親水?dāng)U鏈劑等合成的水性聚氨酯的結(jié)晶性和耐熱性。結(jié)果表明，采用相對分子質(zhì)量較大的多元醇（PBA3000）為軟段、分子結(jié)構(gòu)規(guī)整的異氰酸酯（HDI）為硬段、氨基磺酸鹽（AAS）為親水?dāng)U鏈劑及添加微相分離促進(jìn)劑（液體石蠟）有利于水性聚氨酯軟/硬段的微相分離及軟/硬段結(jié)晶性的提高。水性聚氨酯良好的結(jié)晶性有助于提高其耐 熱性能。采用DSC、XRD、AFM等分析技術(shù)表征了分子鏈上同時含有羧酸基和磺酸基的水性聚氨酯的結(jié)構(gòu)和結(jié)晶性，結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，隨著AAS/DMPA摩爾比的增大，水性聚氨酯膠膜的結(jié)晶性增強(qiáng)、耐熱性提高、對波長為300nm~500nm可見光的透光率下降。 本論文以DSC數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別采用莫志深方程和Avrami方程對水性聚氨酯膠膜進(jìn)行了非等溫結(jié)晶動力學(xué)和等溫結(jié)晶動力學(xué)分析。結(jié)果表明，當(dāng)水性聚氨酯相對結(jié)晶度由0.1增大至0.7時，非等溫結(jié)晶動力學(xué)參數(shù)F (T)相應(yīng)由2.34K min1.34增大至7.59K min0.36，表明在單位時間內(nèi)達(dá)到更高的相對結(jié)晶度時需要更大的冷卻速率，綜合考慮鞋用膠黏劑的性能要求和能耗大小，該膠黏劑適宜的活化溫度為70℃。不同軟段相對分子質(zhì)量和不同硬段含量的水性聚氨酯膠膜的等溫結(jié)晶動力學(xué)參數(shù)t1/2與相應(yīng)水性聚氨酯膠黏劑的開放時間存在對應(yīng)關(guān)系，即t1/2較大者，其開放時間相應(yīng)較長。
【關(guān)鍵詞】：水性聚氨酯 高固含量 結(jié)晶性 結(jié)晶動力學(xué) 耐熱性
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(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5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-30
• 1.1 高固含量水性聚氨酯13-15
• 1.2 磺酸型水性聚氨酯15-16
• 1.3 聚氨酯的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)與結(jié)晶性16
• 1.4 聚氨酯膠膜結(jié)晶性對其性能的影響16-20
• 1.4.1 機(jī)械性能16-17
• 1.4.2 耐熱性能17-18
• 1.4.3 光學(xué)透明性18
• 1.4.4 相變儲熱功能18-19
• 1.4.5 形狀記憶功能與溫敏功能19-20
• 1.5 聚氨酯微相分離與結(jié)晶性的表征技術(shù)20-25
• 1.5.1 差示掃描量熱分析20-21
• 1.5.2 X 射線法21-22
• 1.5.3 小角激光散射法[52]22
• 1.5.4 鏡像法22-25
• 1.6 聚合物結(jié)晶動力學(xué)的研究25-27
• 1.6.1 Avrami 方程25-26
• 1.6.2 Ozawa 方程26
• 1.6.3 Jeziorny 方程26-27
• 1.6.4 莫志深法27
• 1.7 鞋用水性聚氨酯膠黏劑27-28
• 1.8 本課題研究的目的及意義28-30
• 第二章 水性聚氨酯及其中間體的合成與表征30-39
• 2.1 主要原料與試劑30-31
• 2.2 合成水性聚氨酯的儀器與設(shè)備31
• 2.3 水性聚氨酯的合成31-36
• 2.3.1 以丙酮-預(yù)聚體分散結(jié)合法為工藝的高固含量 WPU 的合成31
• 2.3.2 含有外乳化劑的高固含量 WPU 的合成31-32
• 2.3.3 具有粒徑多分散性的高固含量 WPU 的合成32-33
• 2.3.4 一種典型水性聚氨酯及其中間體的制備33-34
• 2.3.5 不同軟、硬段種類及含量的 WPU 的制備34-35
• 2.3.6 同時含有羧酸基/磺酸基的 WPU 的制備35-36
• 2.3.7 用于結(jié)晶動力學(xué)參數(shù)測定的 WPU 的制備36
• 2.4 測試及表征方法36-39
• 2.4.1 固含量36
• 2.4.2 平均粒徑與粒徑分布36-37
• 2.4.3 －NCO 含量37
• 2.4.4 粘度37
• 2.4.5 吸水率37
• 2.4.6 差示量熱掃描（DSC）37
• 2.4.7 紅外光譜（FT-IR）37
• 2.4.8 X 射線衍射（XRD）37
• 2.4.9 掃描電鏡（SEM）37-38
• 2.4.10 熱重（TG）38
• 2.4.11 原子力顯微鏡（AFM）38
• 2.4.12 偏光顯微鏡（POM）38
• 2.4.13 初粘強(qiáng)度及開放時間38-39
• 第三章 水性聚氨酯乳液固含量的提高39-44
• 3.1 丙酮-預(yù)聚體分散結(jié)合工藝39-40
• 3.1.1 丙酮用量對合成高固含量水性聚氨酯的影響39-40
• 3.1.2 R 值對合成高固含量水性聚氨酯的影響40
• 3.2 內(nèi)-外乳化結(jié)合工藝40-42
• 3.3 分批擴(kuò)鏈工藝42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 水性聚氨酯合成過程中的結(jié)晶性研究44-55
• 4.1 FT-IR 分析45-46
• 4.2 DSC 分析46-48
• 4.3 XRD 分析48-49
• 4.4 POM 分析49-50
• 4.5 SEM 分析50-51
• 4.6 TG 分析51-53
• 4.7 本章小結(jié)53-55
• 第五章 水性聚氨酯結(jié)晶性的影響因素研究55-70
• 5.1 多元醇的相對分子質(zhì)量對 WPU 結(jié)晶性的影響55-57
• 5.2 硬段對 WPU 膠膜結(jié)晶性的影響57-60
• 5.2.1 硬段含量對 WPU 膠膜結(jié)晶性的影響57-59
• 5.2.2 硬段種類對 WPU 膠膜結(jié)晶性的影響59-60
• 5.3 親水?dāng)U鏈劑對 WPU 膠膜結(jié)晶性的影響60-61
• 5.4 液體石蠟對 WPU 膠膜結(jié)晶性的影響61-62
• 5.5 AAS/DMPA 摩爾比對 WPU 膠膜結(jié)晶性的影響62-69
• 5.5.1 DSC 分析62-64
• 5.5.2 XRD 分析64-65
• 5.5.3 AFM 分析65-66
• 5.5.4 透光率分析66
• 5.5.5 耐水性分析66-67
• 5.5.6 TG 分析67-69
• 5.6 本章小結(jié)69-70
• 第六章 水性聚氨酯膠黏劑的結(jié)晶動力學(xué)參數(shù)與其關(guān)鍵性能的關(guān)系研究70-77
• 6.1 水性聚氨酯的非等溫結(jié)晶動力學(xué)分析70-73
• 6.1.1 水性聚氨酯的非等溫結(jié)晶過程分析70-72
• 6.1.2 水性聚氨酯的非等溫結(jié)晶動力學(xué)參數(shù)與初粘性能的關(guān)系72-73
• 6.2 水性聚氨酯的非等溫結(jié)晶動力學(xué)分析73-76
• 6.2.1 水性聚氨酯的等溫結(jié)晶過程分析73-74
• 6.2.2 水性聚氨酯的等溫結(jié)晶動力學(xué)參數(shù)與開放時間的關(guān)系74-76
• 6.3 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果89-90
• 致謝90-91
• 答辯委員會對論文的評定意見91

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周虎;曾堅賢;范浩軍;曾俊長;周志遠(yuǎn);;雙開關(guān)溫敏聚氨酯膜的制備及其透汽性[J];紡織學(xué)報;2011年02期

2 王盈康,黃東耘,蓋秀貞;聚醚氨酯的微區(qū)形態(tài)[J];高分子學(xué)報;1988年01期

3 劉結(jié)平,莫志深,綦玉臣,張宏放,陳東霖;聚氧化乙烯(PEO)/聚雙酚A羥基醚(PBHE)共混體系的非等溫結(jié)晶動力學(xué)[J];高分子學(xué)報;1993年01期

4 馬敬文,馬德柱,李英杰,徐懋;聚氨酯硬鏈段球晶生長與軟硬鏈鍛混容性的關(guān)系[J];高分子學(xué)報;2000年04期

5 劉冶球,祝亞非,許家瑞;聚丙烯-g-聚氨酯共聚物的非等溫結(jié)晶動力學(xué)研究[J];高分子學(xué)報;2002年05期

6 衛(wèi)曉利;張發(fā)興;肖忠良;吳曉青;;高固含量低黏度聚氨酯微乳液的制備及性能研究[J];高分子學(xué)報;2009年01期

7 周建;周虎;范浩軍;楊富鳳;袁繼新;劉若望;;溫敏聚氨酯膜用于不同尺寸物質(zhì)的選擇性分離[J];高分子學(xué)報;2010年03期

8 李鳳奎，張賢，侯建安，祝巍，徐懋，羅筱烈，馬德柱;具有熱致形狀記憶功能的熱塑性多嵌段聚氨酯[J];高分子學(xué)報;1996年04期

9 潘紅霞,李光,江建明;嵌段聚合物熱塑性彈性體的結(jié)晶結(jié)構(gòu)與性能[J];高分子材料科學(xué)與工程;2001年03期

10 武利民,游波,李丹,錢峰;水合聚氨酯脲的力學(xué)性能、組成及氫鍵結(jié)構(gòu)變化的研究[J];高分子材料科學(xué)與工程;2001年04期

  本文關(guān)鍵詞：高固含量水性聚氨酯的合成與結(jié)晶行為研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：338891