【摘要】：水性聚氨酯(WPU)作為新型的聚氨酯材料,與傳統(tǒng)的的高分子材料相比具有比較優(yōu)良的綜合性能等優(yōu)點(diǎn)。水性聚氨酯以其優(yōu)異的綜合性能以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,使得水性聚氨酯的研制與生產(chǎn)越來越受到世界各國的重視,但是總的來看,水性聚氨酯新型產(chǎn)品還存在不少的缺點(diǎn)需要人們來解決,其中水性聚氨酯的耐高溫性普遍較差,當(dāng)環(huán)境溫度超過80℃時(shí),水性聚氨酯材料一些重要的性能,比如聚氨酯膠膜的拉伸強(qiáng)度,彈性模量都會(huì)有不同程度的下降,當(dāng)使用溫度在200℃以上時(shí),聚氨酯將不可避免的會(huì)發(fā)生熱分解,當(dāng)然這也限制了聚氨酯材料在一定條件下的使用,也阻礙水性聚氨酯的進(jìn)一步的發(fā)展。所以,近年來水性聚氨酯的熱穩(wěn)定性領(lǐng)域成了研究熱點(diǎn),大量的國內(nèi)國外相關(guān)的科研工作人員對(duì)此饒有興趣。影響聚氨酯熱穩(wěn)定性的因素眾多,主要包括軟段和硬段,其中軟段是由大分子多元醇構(gòu)成,不同軟段結(jié)構(gòu)對(duì)聚氨酯的的熱穩(wěn)定性也會(huì)產(chǎn)生影響;二異氰酸酯,小分子擴(kuò)鏈劑,交聯(lián)劑等構(gòu)成了聚氨酯的硬段。在聚氨酯中,聚氨酯的鏈段的熱分解是從硬段開始,硬段的化學(xué)原料組成成分、含量、長度、結(jié)構(gòu)影響了聚氨酯的熱穩(wěn)定性,而且硬段的變化在其中起到關(guān)鍵性作用,且構(gòu)成聚氨酯硬段原料的種類,結(jié)構(gòu)比較多。因此,從硬段著手去改善聚氨酯材料的熱穩(wěn)定性也是最直接,最有效,最簡單的方法之一。本文主要探討了不同小分子擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)以及它們各自含量的改變對(duì)水性聚氨酯的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性的影響。本文主要內(nèi)容有以下三個(gè)部分。(1)不同小分子擴(kuò)鏈劑的結(jié)構(gòu)對(duì)水性聚氨酯耐熱性能的影響本章以甲苯二異氰酸酯(TDI),聚醚多元醇N220為主要原料,分別采用1,4-丁二醇(BDO)、1,6-己二醇(HDO)、1,4-環(huán)己二醇(CHDO)、對(duì)苯二酚二羥乙基醚(HQEE)等二醇為擴(kuò)鏈劑合成了一組水性聚氨酯乳液,探討了不同結(jié)構(gòu)的二醇擴(kuò)鏈劑對(duì)聚氨酯膠膜的機(jī)械強(qiáng)度,耐熱性能的影響。又分別采用乙二胺(EDA)、異佛爾酮二胺(IPDA)、對(duì)苯二胺(PDA)在1,4-丁二醇擴(kuò)鏈的基礎(chǔ)上進(jìn)行后擴(kuò)合成了一系列水性聚氨酯,通過傅里葉紅外光譜(FT-IR)、差示掃描量熱法(DSC)、熱重分析(TG)以及不同溫度下的硬度和拉伸測試,對(duì)比了不同結(jié)構(gòu)的二醇類擴(kuò)鏈劑以及二元胺類擴(kuò)鏈劑對(duì)聚氨酯膠膜的機(jī)械強(qiáng)度,耐熱性能的影響。結(jié)果表明醇類擴(kuò)鏈劑中,含有剛性芳環(huán)的HQEE擴(kuò)鏈的聚氨酯膠膜拉伸強(qiáng)度和硬度最大,從水性聚氨酯紅外光譜的N-H伸縮振動(dòng)吸收峰分峰結(jié)果可以看出芳香族擴(kuò)鏈劑制備的水性聚氨酯體系氫鍵化作用強(qiáng)度大于脂環(huán)族和脂肪族體系,二胺類擴(kuò)鏈劑體系氫鍵化作用程度大于二醇類擴(kuò)鏈劑體系,其膠膜的力學(xué)性能和硬度也普遍高于醇類擴(kuò)鏈劑。高溫下聚氨酯膠膜的力學(xué)性能和硬度測試分析表明,二醇類擴(kuò)鏈劑在80℃時(shí)膠膜拉伸強(qiáng)度保持率都低于50%,在100℃時(shí)低于30%,硬度在不同溫度時(shí)下降也比較嚴(yán)重,膠膜的耐熱性能明顯要低于胺類擴(kuò)鏈劑。聚氨酯膠膜的熱性能測試分析表明,二元胺擴(kuò)鏈的聚氨酯膠膜比二元醇擴(kuò)鏈的聚氨酯熱穩(wěn)定性優(yōu)異。二醇類擴(kuò)鏈劑中HQEE的硬段的初始分解溫度最高。(2)不同HQEE含量對(duì)水性聚氨酯耐熱性能的影響本章以甲二異氰酸酯、對(duì)苯二酚二羥乙基醚、聚已二酸1,4-丁二醇酯二醇(PBA)等原料制得了一組穩(wěn)定的陰離子水性聚氨酯乳液,通過乳液粒徑測試以及對(duì)膠膜進(jìn)行傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、差示掃描量熱(DSC)、熱重分析(TGA)、力學(xué)性能等測試,結(jié)果表明:隨著HQEE含量的增加,乳液平均粒徑先增大后減小,膠膜的拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,當(dāng)HQEE含量為7%時(shí),膠膜的力學(xué)性能達(dá)到最佳,拉伸強(qiáng)度達(dá)到30 MPa。聚氨酯膠膜的初始分解溫度從267℃提高到286℃。(3)不同交聯(lián)劑結(jié)構(gòu)對(duì)水性聚氨酯耐熱性能的影響本章以TDI、聚醚N220為主要原料,采用三官能度不同分子量的交聯(lián)劑MN-300、MN-500、MN-700采用內(nèi)交聯(lián)法合成了一組交聯(lián)改性的水性聚氨酯,又以MN-300為交聯(lián)劑,采用不同交聯(lián)密度合成了一系列水性聚氨酯。通過示掃描量熱法(DSC)、熱重分析(TG)以及不同溫度下的硬度和拉伸測試,分別探討了不同分子量的交聯(lián)劑以及不同的交聯(lián)密度交聯(lián)改性對(duì)水性聚氨酯不同溫度下的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性的影響。結(jié)果表明,MN-300型聚氨酯膠膜具有較好的力學(xué)性能和耐熱性。隨著交聯(lián)密度的不斷增加,膠膜的拉伸強(qiáng)度和硬度表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,當(dāng)交聯(lián)度為0.5時(shí),膠膜的拉伸強(qiáng)度和硬度達(dá)到最大。交聯(lián)度為0.5時(shí)的膠膜耐熱性達(dá)到最佳,當(dāng)交聯(lián)密度過大時(shí),膠膜的耐熱性反而降低。
【圖文】：

圖２－２邋ＷＰＵｓ膠膜的紅外光譜逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋ＦＴＩＲ邋ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋ｏｆ邋ＷＰＵｓ逡逑圖２－２顯示了邋ＷＰＵ膠膜的紅外吸收光譜，其中３５００至３ｌＯＯｃｎＹ１是氨基甲逡逑酸酯和脲基甲酸酯中－ＮＨ的伸縮振動(dòng)峰，峰值為３０００至２８００Ｃ１ＴＴ１對(duì)應(yīng)于甲基和逡逑亞甲基的伸縮振動(dòng)峰，１７１０邋ｃｎＶ１是羰基的伸縮振動(dòng)峰，紅外光譜中的１１４０邋ｃｎＶ１逡逑的峰值聚醚Ｃ－Ｏ－Ｃ的吸收峰。在２２７０ＣＩＴＴ１處未觀察到－ＮＣＯ的伸縮振動(dòng)峰，表逡逑明－ＮＣＯ基團(tuán)完全反應(yīng)。逡逑本章采用不同種類的擴(kuò)鏈劑制備了一系列水性聚氨酯，，主耍探討不同種類的逡逑擴(kuò)鏈劑對(duì)水性聚氨酯機(jī)械性能以及熱性能的影響，ＢＤＯ、ＨＤＯ、ＣＨＤＯ、ＨＱＥＥ逡逑為二醇類小分子擴(kuò)鏈劑，其中ＢＤＯ、ＨＤＯ屬于脂肪族小分子擴(kuò)鏈劑，ＣＨＤＯ屬逡逑于脂環(huán)族擴(kuò)鏈劑，ＨＱＥＥ屬于芳香族擴(kuò)鏈劑；ＥＤＡ、ＩＰＤＡ、ＰＤＡ為二胺類小分逡逑子擴(kuò)鏈劑

WpU紅外光譜氨基分峰曲線
【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】：2019
【分類號(hào)】：TQ323.8

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本文編號(hào)：2613763