【摘要】：水性聚氨酯(WPU)材料作為一種多功能環(huán)境友好型高分子材料,受到科研工作者重視。隨著時代和社會的飛速發(fā)展,新型功能材料相繼出現(xiàn),使用者對高性能材料呼聲高漲,因此單一材料性能很難滿足現(xiàn)有需求。目前,在眾多領(lǐng)域具有潛在實用價值的熒光聚氨酯引起了廣泛關(guān)注。因此,本課題利用化學(xué)鍵合方法,分別采用姜黃素(CUR)和自制的碳量子點(CQDs)對WPU進行改性,成功制備了CUR-WPU和CQDs-WPU,通過單因素實驗,確定最佳的合成方案,并分別對各產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及其性能進行表征。具體研究內(nèi)容如下:首先,以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)和聚四氫呋喃醚二醇(PTMG)(M_n=2000)為主要原料,1,4-丁二醇(BDO)為小分子擴鏈劑,雙羥甲基丙酸(DMPA)為親水單體,CUR為熒光交聯(lián)劑,采用內(nèi)乳化法,根據(jù)逐步加成聚合的原理制備出CUR-WPU分散液。系統(tǒng)探討了n(-NCO):n(-OH)、DMPA用量及CUR用量對CUR-WPU分散液外觀、穩(wěn)定性、粒徑大小、膠膜力學(xué)性能和耐水性的影響,結(jié)果表明:n(-NCO):n(-OH)為4.5,DMPA用量為6.0 wt.%,CUR用量為0.2 wt.%時,CUR-WPU分散液及膠膜的綜合性能較優(yōu)。傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)測定結(jié)果表明反應(yīng)按照預(yù)期進行,產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與目標產(chǎn)物結(jié)構(gòu)一致。X-射線衍射法(XRD)、熱重分析(TG)、原子力顯微鏡(AFM)及掃描電子顯微鏡(SEM)測試結(jié)果表明:CUR的引入使得CUR-WPU膠膜的結(jié)晶度降低,但由于其交聯(lián)程度提高,故耐熱穩(wěn)定性也明顯提高;且其膠膜軟段和硬段的相容性增加,微相分離程度減小,膠膜表面變得更加平整。對CUR-WPU的光學(xué)性能進行檢測,結(jié)果表明:CUR-WPU的熒光強度大于CUR的熒光強度。在CUR濃度為4.0×10~(-6) mol/L~4.0×10~(-4) mol/L寬范圍內(nèi),CUR-WPU分散液的熒光強度隨著CUR濃度的增大也隨之增大,但當(dāng)濃度增大到4.0×10~(-4) mol/L時,CUR-WPU的熒光強度出現(xiàn)下降的趨勢,即CUR-WPU分散液中存在濃度自猝滅效應(yīng)。CUR-WPU分散液的熒光強度隨著體系溫度的升高呈下降趨勢,CUR-WPU對猝滅劑對苯二酚不敏感。其次,研究了碳量子點改性的水性聚氨酯(CQDs-WPU)。先對制備的CQDs進行了熒光性能檢測和結(jié)構(gòu)表征,證明其具備與聚氨酯預(yù)聚體(PPU)發(fā)生反應(yīng)的條件。然后以IPDI和BDO為硬段、聚丙二醇(PPG)(M_n=1000)為軟段、DMPA為親水?dāng)U鏈劑、CQDs為熒光交聯(lián)劑,采用內(nèi)乳化法制備了CQDs-WPU。系統(tǒng)探討了n(-NCO):n(-OH)、DMPA用量及CQDs用量對CQDs-WPU分散液外觀、穩(wěn)定性、粒徑大小、膠膜力學(xué)性能的影響,結(jié)果表明:n(-NCO):n(-OH)為4,DMPA用量為6.0 wt.%,CQDs用量為0.3 wt.%時,CQDs-WPU分散液及膠膜的綜合性能較優(yōu)。FT-IR和~1H-NMR檢測結(jié)果表明目標產(chǎn)物CQDs-WPU已成功制備。XRD、TG、AFM及SEM測試結(jié)果表明:CQDs的引入使得CQDs-WPU膠膜結(jié)晶度降低,但由于其交聯(lián)程度提高,耐熱穩(wěn)定性也明顯提高,且其膠膜軟硬段相容性增加,微相分離程度減小。對CQDs-WPU的光學(xué)性能進行了檢測,結(jié)果表明:相比于CQDs,CQDs-WPU具有更高的熒光強度。CQDs-WPU分散液與CQDs水溶液有著相似的熒光特性,保留了CQDs原有的激發(fā)波長獨立性,且具有優(yōu)異的熒光穩(wěn)定性。同時隨著CQDs添加量的增加,CQDs-WPU的熒光強度先增強后降低,即CQDs-WPU分散液存在濃度自猝滅效應(yīng)。從WPU和CQDs-WPU膠膜的透明外觀照片可以看出CQDs-WPU膠膜保留了原始WPU膠膜的透明度。
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ323.8
【圖文】：

PU）自問世以來，由于其多功能的特強度、高致密性的世界 6 大合成材料之一[1,2]。溶劑的蒸發(fā)，這無疑增加了大氣中的有機揮發(fā)物康造成不利影響。隨著人們對環(huán)境問題意識的采取相應(yīng)的措施來減少工業(yè)部門的 VOC 排放 排放行為。因此，水性聚氨酯（Waterborne Poly 更綠色的理想替代材料，其具有優(yōu)良的彈性、基材適應(yīng)性[5-8]，對環(huán)境友好，已越來越受到人硬段和軟段交替排列組成的嵌段共聚物[9]，其具體，硬段通常由二異氰酸酯和小分子擴鏈劑組成長鏈多元醇組成，主要提供彈性。WPU 的結(jié)構(gòu)酸酯、多元醇、小分子擴鏈劑等。因此隨著社變 WPU 的加工工藝、助劑種類、原料及其配比異的 WPU 材料。

Fig. 3-7 a) Transmission electron microscope image (scale bar: 50 nm) and b) corresponding particle sizedistribution of the as prepared CQDs采用H-7650型透射電子顯微鏡對CQDs的形貌及粒徑分布進行表征分析。從圖3-7aCQDs 的 TEM 圖可看出，制備的 CQDs 呈球形，且無明顯團聚，分散性良好。從圖 3-7b的粒徑分布圖可以看出 CQDs 的粒徑主要分布在 1.1-2.6 nm，平均粒徑為 1.8 nm，并且其具有不均一的尺寸，這剛好印證了該 CQDs 的激發(fā)波長獨立性質(zhì)歸因于其均一的發(fā)射位點。10 20 30 40 50 60Intensity(a.u.)2 theta (°)圖 3-8 CQDs 的 XRD 譜圖Fig. 3-8 XRD patterns of CQDs

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本文編號：2800287