本文關(guān)鍵詞：葡萄糖改性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】：聚氨酯指的是在分子主鏈中含氨基甲酸酯鍵的一類聚合物的統(tǒng)稱,通常情況下出異氰酸酯和多元醇發(fā)生加聚反應(yīng)生成。環(huán)境污染程度增加,導(dǎo)致溶劑型聚氨酯發(fā)展受阻,工業(yè)發(fā)展隨之出現(xiàn)萎縮現(xiàn)象,因此水性聚氨酯(Waterborne Polyurethane, WPU)應(yīng)運(yùn)而生。 WPU是指在聚氨酯分子鏈的主鏈上或側(cè)鏈上接入親水性基團(tuán),或者通過外加入乳化劑的方式來實(shí)現(xiàn)聚氨酯的水溶性。WPU以水作為分散介質(zhì),具有環(huán)保無毒、難燃燒等優(yōu)勢(shì),并且通過改變軟硬段種類與比例來調(diào)節(jié)樹脂材料的綜合性能。因此,WPU能被廣泛應(yīng)用到紡織、建筑、皮革、造紙等領(lǐng)域。相比溶劑型PU,WPU存在硬度低、分子量小等劣勢(shì),因此水性聚氨酯的改性研究非常重要,如交聯(lián)改性、環(huán)氧改性、納米改性等。近幾年天然物質(zhì)以其環(huán)保易得、易降解等優(yōu)勢(shì)成為改性的熱門話題。 經(jīng)過大量前期調(diào)研后,本文選用簡(jiǎn)單易得、價(jià)廉的天然質(zhì)葡萄糖作為改性劑,對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行交聯(lián)改性,主要分為以下四個(gè)方面進(jìn)行研究： 1.葡萄糖改性異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)水性聚氨酯研究 本章采用自然界廣泛存在的葡萄糖(G1c)為交聯(lián)改性劑,葡萄糖是一種多羥基醛,分子中含五個(gè)羥基,且含有六元環(huán)狀結(jié)構(gòu),羥基相錯(cuò)分布與六元環(huán)上下側(cè)。以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI),聚氧化丙烯二醇(N-210),一縮二乙二醇(DEG),葡萄糖和二羥甲基丙酸(DMPA)作為基本原料,通過合成工藝探索確定最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案,采用最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案合成一系列不同GLC百分含量的水性聚氨酯。傅里葉變換紅外光譜(FTIR)對(duì)共聚物組成進(jìn)行表征,以拉力機(jī)、差示掃描量熱儀(DSC)和熱重分析儀分別對(duì)膠膜的力學(xué)性能、表面形貌和熱性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明,通過FTIR測(cè)試中羥基譜峰的變化可以證明葡萄糖作為內(nèi)交聯(lián)劑引入了聚氨酯分子鏈中,且乳液穩(wěn)定性測(cè)試表明合成了穩(wěn)定性良好的乳液;隨著葡萄糖加入量的增加,膠膜耐水性得到提高,耐熱性能得到改善；由于葡萄糖的交聯(lián)作用,引起膠膜硬度和力學(xué)性能隨著Glc添加量的增加顯著提高,相對(duì)玻璃硬度最高達(dá)0.54,拉伸強(qiáng)度最大超過30MPa；當(dāng)葡萄糖用量1.75%時(shí)綜合性能良好,且乳液狀態(tài)良好。 2.葡萄糖改性甲苯二異氰酸酯(TDI)型水性聚氨酯研究 以葡萄糖(Glc)作為交聯(lián)改性劑,以甲苯二異氰酸酯(TDI),聚氧化丙烯二醇(N210),一縮二乙二醇(DEG),二羥甲基丙酸(DMPA)作為基本原料,通過合成工藝探索確定最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案,采用最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案合成一系列不同Glc百分含量的水性聚氨酯。FTIR對(duì)共聚物組成進(jìn)行表征,以拉力機(jī)、DSC和熱重分析儀分別對(duì)膠膜的力學(xué)性能、表面形貌和熱性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明,經(jīng)工藝探討后采用最優(yōu)合成工藝合成一系列水性聚氨酯,各項(xiàng)性能測(cè)試和表征表明合成了葡萄糖改性水性聚氨酯,且因葡萄糖的加入引起乳液粒徑變小,膠膜耐水性得到改善；該體系改性水性聚氨酯熱分解起始溫度在220℃左右,軟硬段的最大分解速率溫度上升；隨著葡萄糖加入量增加,膠膜邵氏硬度從64(邵A)增加到了83(邵A)；該體系膠膜耐水性明顯低于葡萄糖改性IPDI型水性聚氨酯。 3.葡萄糖-磺酸鹽雙重改性IPDI型水性聚氨酯研究 用葡萄糖(Glc)作為交聯(lián)改性劑,以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI),聚氧化丙烯二醇(N210),一縮二乙二醇(DEG),二羥甲基丙酸(DMPA)和氨基磺酸鈉(A-95)作為基本原料,合成一系列不同Glc百分含量的水性聚氨酯。傅里葉變換紅外光譜(FTIR)對(duì)共聚物組成進(jìn)行表征,以拉力機(jī)、差示掃描量熱儀(DSC)和熱重分析儀分別對(duì)膠膜的力學(xué)性能、表面形貌和熱性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明,葡萄糖改性水性聚氨酯已經(jīng)合成,乳液狀態(tài)良好,能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定存在；而且葡萄糖含量增加在一定程度上會(huì)改善水性聚氨酯力學(xué)性能；葡萄糖加入量增加降低膠膜熱分解速率,提高了膠膜耐熱性；并且隨葡萄糖含量增加,膠膜硬度上升； 4.葡萄糖改性水性聚氨酯膠膜的降解性研究 分別采用前三章節(jié)中的合成工藝制備了一系列葡萄糖改性水性聚氨酯的復(fù)合乳液。將樣品編號(hào)并稱重之后,埋在土里自然降解,為期100天。傅里葉變換紅外光譜(FTIR)對(duì)共聚物組成進(jìn)行表征,以拉力機(jī)、掃描電鏡(SEM)和熱重分析儀分別對(duì)膠膜的力學(xué)性能、表面形貌和熱性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明,IPDI型水性聚氨酯膠膜易降解,TDI型聚氨酯在自然條件下較難出現(xiàn)降解。葡萄糖改性后的膠膜易降解,且降解程度隨著葡萄糖加入量的增加而增大。
【關(guān)鍵詞】：水性聚氨酯 葡萄糖 改性 硬度 降解
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：O633.14
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-14
• 第一章 緒論14-29
• 1.1 聚氨酯簡(jiǎn)介14-15
• 1.2 水性聚氨酯簡(jiǎn)介15-16
• 1.3 水性聚氨酯改性研究16-22
• 1.3.1 交聯(lián)改性16-17
• 1.3.2 有機(jī)硅改性17-18
• 1.3.3 納米改性18-19
• 1.3.4 多元改性19-20
• 1.3.5 天然物質(zhì)改性20-22
• 1.3.5.1 植物油改性水性聚氨酯20-22
• 1.3.5.2 小分子糖類改性水性聚氨酯研究22
• 1.4 本論文的研究方法及主要內(nèi)容22-24
• 參考文獻(xiàn)24-29
• 第二章 葡萄糖改性異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)水性聚氨酯研究29-46
• 2.1 前言29-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分30-31
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料30
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟與膠膜制備30-31
• 2.3 性能表征與測(cè)試31-33
• 2.3.1 -NCO含量測(cè)定31
• 2.3.2 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FTIR)測(cè)試31
• 2.3.3 乳液穩(wěn)定性31-32
• 2.3.4 乳液粘度測(cè)試32
• 2.3.5 膠膜吸水率測(cè)試32
• 2.3.6 乳液粒徑測(cè)試32
• 2.3.7 熱重分析(TG)測(cè)試32
• 2.3.8 硬度測(cè)試32-33
• 2.3.9 力學(xué)性能測(cè)試33
• 2.4 結(jié)果與討論33-43
• 2.4.1 工藝探討33-37
• 2.4.2 紅外光譜分析37-38
• 2.4.3 WPU樣品乳液外觀和穩(wěn)定性38-39
• 2.4.4 WPU膠膜的狀態(tài)以及耐水性39-41
• 2.4.5 熱重TG測(cè)試曲線41-42
• 2.4.6 硬度分析42-43
• 2.4.7 膠膜力學(xué)性能測(cè)試43
• 2.5 結(jié)論43-44
• 參考文獻(xiàn)44-46
• 第三章 葡萄糖改性甲苯二異氰酸酯(TDI)型水性聚氨酯研究46-68
• 3.1 前言46-47
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分47-48
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料47
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟與膠膜制備47-48
• 3.3 性能表征與測(cè)試48-50
• 3.3.1 -NCO含量測(cè)定48
• 3.3.2 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FTIR)測(cè)試48-49
• 3.3.3 乳液穩(wěn)定性49
• 3.3.4 乳液粘度測(cè)試49
• 3.3.5 膠膜吸水率測(cè)試49
• 3.3.6 乳液粒徑測(cè)試49
• 3.3.7 X衍射測(cè)試49
• 3.3.8 熱重分析(TG)測(cè)試49-50
• 3.3.9 硬度測(cè)試50
• 3.3.10 力學(xué)性能測(cè)試50
• 3.4 結(jié)果與討論50-66
• 3.4.1 工藝探討50-54
• 3.4.2 聚氨酯乳液紅外測(cè)試54-56
• 3.4.3 乳液穩(wěn)定性測(cè)試56-57
• 3.4.4 XRD測(cè)試57-58
• 3.4.5 粒徑測(cè)試58-59
• 3.4.6 吸水率測(cè)試59-61
• 3.4.7 熱重(TG)測(cè)試曲線61-62
• 3.4.8 硬度測(cè)試62
• 3.4.9 不同硬段含量對(duì)葡萄糖改性水性聚氨酯的影響62-66
• 3.4.9.1 力學(xué)性能測(cè)試63-64
• 3.4.9.2 硬度測(cè)試64-65
• 3.4.9.3 粒徑測(cè)試65-66
• 3.4.9.4 吸水率測(cè)試66
• 3.5 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-68
• 第四章 葡萄糖-磺酸鹽雙重改性IPDI型水性聚氨酯研究68-81
• 4.1 前言68-69
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分69-70
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料69
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟與膠膜制備69-70
• 4.3 性能表征與測(cè)試70-72
• 4.3.1 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FTIR)測(cè)試70
• 4.3.2 乳液穩(wěn)定性70-71
• 4.3.3 膠膜吸水率測(cè)試71
• 4.3.4 乳液粒徑測(cè)試71
• 4.3.5 透射電鏡(TEM)測(cè)試71
• 4.3.6 熱重分析(TG)測(cè)試71
• 4.3.7 硬度測(cè)試71-72
• 4.3.8 力學(xué)性能測(cè)試72
• 4.4 結(jié)果與討論72-79
• 4.4.1 紅外測(cè)試72-73
• 4.4.2 粒徑測(cè)試73-74
• 4.4.3 TEM測(cè)試74-75
• 4.4.4 吸水率測(cè)試75-77
• 4.4.5 力學(xué)性能測(cè)試77-78
• 4.4.6 硬度測(cè)試78-79
• 4.4.7 熱重分析(TG)測(cè)試79
• 4.5 結(jié)論79-80
• 參考文獻(xiàn)80-81
• 第五章 葡萄糖改性水性聚氨酯膠膜的降解性研究81-99
• 5.1 前言81
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分81-82
• 5.3 性能測(cè)試與表征82-83
• 5.3.1 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FTIR)測(cè)試82
• 5.3.2 降解率測(cè)試82
• 5.3.3 膠膜吸水率測(cè)試82-83
• 5.3.4 熱重分析(TG)測(cè)試83
• 5.3.5 力學(xué)性能測(cè)試83
• 5.3.6 掃描電鏡(SEM)測(cè)試83
• 5.4 結(jié)果與討論83-97
• 5.4.1 降解前后實(shí)物對(duì)比83-86
• 5.4.2 紅外測(cè)試86-90
• 5.4.3 降解率測(cè)試90-91
• 5.4.4 SEM測(cè)試91-94
• 5.4.5 熱重分析(TG)測(cè)試94-97
• 5.5 結(jié)論97-98
• 參考文獻(xiàn)98-99
• 第六章 結(jié)論99-101
• 致謝101-102
• 碩士期間發(fā)表論文102

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：葡萄糖改性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(hào)：383093