近年來,各項(xiàng)環(huán)保法規(guī)逐漸出臺(tái),人們對(duì)環(huán)境友好的重視程度與日俱增,聚氨酯(PU)中因有大量有機(jī)溶劑而無法滿足健康環(huán)保這一要求,因此對(duì)環(huán)境污染較小的水性聚氨酯材料(WPU)應(yīng)運(yùn)而生。然而WPU卻有著耐水、耐熱性和力學(xué)性能較差這一弱勢(shì),為了改善其性能,我們采用含氟丙烯酸酯(FA)對(duì)其進(jìn)行改性,以期得到性能、安全與環(huán)保兼?zhèn)涞膬?yōu)良產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)采用聚四氫呋喃二醇(PTMG)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、二羥甲基丙酸(DMPA)等為主要原料,甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)為接枝劑,全氟辛基乙基丙烯酸酯(FA)為改性劑合成了一系列FA改性水性聚氨酯乳液(WPUFA),并干燥成膜。分別考察了HEMA含量、FA含量與不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)其乳液與膠膜性能的影響,并采用紅外光譜(FT-IR)、光學(xué)性能、接觸角、力學(xué)性能、熱重分析(TGA)、掃描電子顯微鏡(SEM)等對(duì)其表征。(1)合成不同HEMA含量的WPUFA乳液,表征發(fā)現(xiàn)HEMA含量對(duì)合成的乳液和膠膜性能有一定的影響,其少量或者過量時(shí)都無法同時(shí)達(dá)到綜合性能的優(yōu)異,只有當(dāng)HEMA與-NCO基團(tuán)摩爾比相同時(shí),得到的產(chǎn)物較為理想。(2)合成一系列不同F(xiàn)A含量的WPUFA乳液,表征發(fā)現(xiàn)FA含量對(duì)改性的乳液及膠膜性能有很大的影響。FA含量增加,乳液粒子粒徑變大,黏度變低,膠膜耐水性、力學(xué)性能、耐熱性能都有不同程度的提升,但透光率變差。且通過SEM圖像可以清楚的觀察到加入FA之后膠膜斷面出現(xiàn)的相分離現(xiàn)象,隨著FA含量增多,膠膜中觀察到相分離現(xiàn)象會(huì)更明顯。同時(shí)對(duì)膠膜進(jìn)行了成膜溫度和后處理溫度對(duì)膠膜表面性能影響的測(cè)試,結(jié)果表明當(dāng)成膜溫度和熱處理溫度升高時(shí),接觸角變大,但不會(huì)持續(xù)變大,溫度達(dá)到一定程度后接觸角不增反降。(3)通過不同反應(yīng)方式合成三種不同結(jié)構(gòu)的WPUFA乳液,表征發(fā)現(xiàn)形成WPU-FA交聯(lián)型結(jié)構(gòu)的乳液粒徑小,膠膜力學(xué)性能和耐熱性都比較優(yōu)異,膠膜吸水率低,但接觸角小于非交聯(lián)結(jié)構(gòu)。非交聯(lián)結(jié)構(gòu)的乳液接觸角較大,但是其力學(xué)性能較差。而WPU自交聯(lián)型結(jié)構(gòu)的乳液及膠膜性沒有表現(xiàn)出突出的性能。
【學(xué)位單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ630.1
【部分圖文】：

第 1 章 緒 論水性聚氨酯的合成性聚氨酯和溶劑型聚氨酯最大的區(qū)別就是以水為分散介質(zhì)。所以合成鍵的一步就是聚氨酯的水性化，在日常的實(shí)驗(yàn)或者是工業(yè)生產(chǎn)中通常方式主要是外如乳化法和自乳化法[19]，顧名思義，外乳化法就是需要?jiǎng)┻M(jìn)行反應(yīng)，而自乳化法不需要。其主要分類如下，如圖 1.1 所示：

殼乳液聚合的種子乳液，為丙烯酸酯類單體提供一個(gè)充分溶脹的場(chǎng)所，單體在聚合物的內(nèi)部進(jìn)行聚合，最終得到一種以聚氨酯為殼，聚丙烯酸酯作為核的 PUA 復(fù)合乳液。1.3.3 引入疏水鏈段改性（1）有機(jī)硅氧烷化合物改性有機(jī)硅氧烷[25]中主要成分是硅元素，其具有超低表面能的特性，用它改性的聚氨酯在成膜過程中硅元素會(huì)趨向于向表面集中，其遷移機(jī)理如圖 1.3 所示，因?yàn)檫@個(gè)原因，形成的膠膜可以同時(shí)兼?zhèn)淠退�、耐油耐溫等[26]性能。從另一方面來說，硅氧烷分子鏈上的硅原子和烴基的σ鍵結(jié)合，因?yàn)槠涮厥獾娜犴g性，使得鏈段上的烴基能夠自由旋轉(zhuǎn)，烴基上的氫原子會(huì)排斥水分子中的氫原子，以致于水分子很難接觸到親水的氧，兩者無法結(jié)合，所以會(huì)賦予材料卓越的疏水性能[27,28]。使用有機(jī)硅氧烷改性的水性聚氨酯材料兼?zhèn)鋬烧叩膬?yōu)良性能，兩者性能互相補(bǔ)充[29]，得到了更好性能的水性聚氨酯材料。Zhang 等[30]用聚二甲基硅氧烷對(duì) WPU 進(jìn)行改性，使得 WPU 膜的疏水性有很大的改善。

圖 2.1 水性聚氨酯乳液合成實(shí)驗(yàn)裝置圖PUFA 乳液的合成方法應(yīng)步驟如下：在三口瓶中加入經(jīng)脫水處理的 PTMG-2000 放入 80℃行真空干燥 2 小時(shí)。取出三口瓶，加入 IPDI、DMPA、DMAC、催化劑 DBTDL。將三口瓶裝上電動(dòng)攪拌器和回流冷凝管并放入 80轉(zhuǎn)速調(diào)為 360～380r/min。反應(yīng) 2h 后，加入 HEMA，保持 80℃反40℃左右，加入適量丙酮調(diào)節(jié)黏度，隨后加入中和劑 TEA 中和 30m去離子水，將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至 1200r/min，高速攪拌。30min 后加入乳化浴鍋升溫至 65℃，攪拌器轉(zhuǎn)速調(diào)回 360～380r/min，保持 30min。FA 單體，反應(yīng) 4h，得到 FA 改性的水性聚氨酯乳液。膜的制備定量的含氟丙烯酸酯改性的水性聚氨酯復(fù)合乳液倒入 10cm×10cm

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4 于海深;;丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成及應(yīng)用研究[J];中國膠粘劑;2009年11期

5 趙建設(shè);劉治猛;賈_趁

本文編號(hào)：2819056