本文關鍵詞：超支化聚異氰脲酸酯—酯型水性聚氨酯的制備及其性能研究　出處：《陜西科技大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：超支化水性聚氨酯由于具有良好的耐熱性、耐水性及力學性能等優(yōu)點,逐漸成為學術界和工業(yè)界的研究熱點。本研究首先合成3代端羥基超支化聚異氰脲酸酯-酯(HPICEs);然后合成部分-NCO封端的水性聚氨酯預聚體(PPU);最后將HPICEs與PPU通過接枝反應,制備得到3種結構不同的超支化聚異氰脲酸酯-酯型水性聚氨酯(HWPUs)。通過試驗,確定最佳的制備方案,并分別對各產品的結構及各項性能進行測試表征。主要內容包括以下幾個方面:以丙烯酸甲酯(MA)與二乙醇胺(DEA)為原料,通過邁克爾加成反應合成AB2單體,再通過引入中心核三-(2-羥乙基)異氰脲酸酯(THEIC),通過酯交換反應合成一代端羥基超支化聚異氰脲酸酯-酯(HPICE-G_1)。通過單因素試驗和正交試驗確定合成反應的最佳條件,在最優(yōu)合成條件下,以HPICE-G_1為核,AB2單體為接枝單元得到二代端羥基超支化聚異氰脲酸酯-酯,HPICE-G_2;依據同樣的方法合成三代端羥基超支化聚異氰脲酸酯-酯,HPICE-G3。通過傅里葉紅外光譜儀(FI-IR)和核磁共振儀(1H-NMR)對HPICEs的結構進行表征,結果表明:反應按預期合成路線進行;通過凝膠滲透色譜法(GPC)測定HPICEs的相對分子質量,結果表明:HPICE-G_1、HPICE-G_2和HPICE-G3的實際相對分子質量分別為630、1393和3108,反應較理想;通過熱分析法(TG)測定HPICEs的熱穩(wěn)定性,結果表明:HPICE-G_1、HPICE-G_2和HPICE-G3失重5%時的分解溫度分別為157℃、178℃和192℃,說明產物具有良好的熱穩(wěn)定性。以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI),聚四氫呋喃醚二醇(PTMEG,Mn=2000),二羥甲基丙酸(DMPA)為原料,1,4-丁二醇(BDO)為親水擴鏈劑,無水乙醇(C2H5OH)為封端劑,二月桂酸二丁基錫(DBTDL)為催化劑,采用內乳化法,根據逐步加成聚合原理合成PPU;最后將PPU接枝到HPICEs上,制備得到3種結構不同的新型超支化聚異氰脲酸酯-酯型水性聚氨酯,即HWPU-G_1、HWPU-G_2和HWPU-G3。通過單因素優(yōu)化試驗確定合成HWPUs的最佳條件:即預聚反應時間為2 h,預聚反應溫度為80℃;通過乳液外觀、乳液穩(wěn)定性、乳液粒徑及膠膜的成膜性、力學性能、水接觸角和吸水率等因素綜合確定反應體系中n(-NCO):n(-OH)=5:1,w(HPICE)=3.75%,w(DMPA)=5%。采用FT-IR對產品WPU、HWPU-G_1、HWPU-G_2和HWPU-G3的結構進行表征,結果表明:反應按照預期設計路線進行。對各產物的物理性能進行測試分析,結果表明:WPU、HWPU-G_1、HWPU-G_2和HWPU-G3的乳液穩(wěn)定性良好;乳液固含量分別為28.9%、29.4%、29.7%和29.9%;乳液粒徑分別為41.79 nm、51.35 nm、52.97 nm和54.05 nm;膠膜的拉伸強度分別為18.08 MPa、23.27 MPa、26.16 MPa和34.41 MPa;斷裂伸長率分別為644.52%、634.01%、619.03%和547.49%;膠膜24 h后的吸水率分別為10.4%、7.75%、7.05%和5.59%;水接觸角分別為68.8°、71.6°、78.3°和83.4°。與WPU相比,HWPU-G_1、HWPU-G_2和HWPU-G3乳液的固含量、乳液粒徑、膠膜的拉伸強度和水接觸角逐漸增大,而斷裂伸長率和吸水率逐漸減小,說明HWPUs具有良好的耐水性和力學性能。采用現代儀器對WPU和HWPUs膠膜的結晶性、表面形貌、熱穩(wěn)定性和比表面積進行測定。X射線衍射儀(XRD)結果表明:WPU、HWPU-G_1、HWPU-G_2和HWPU-G3膠膜的結晶度分別為9.21%、3.18%、2.03%和1.75%,說明膠膜分子排列的規(guī)整性下降;原子力顯微鏡(AFM)和掃描電鏡(SEM)結果表明:WPU、HWPU-G_1、HWPU-G_2和HWPU-G3膠膜的連續(xù)相結構逐漸增強,表面更平整;TG結果表明:WPU、HWPU-G_1、HWPU-G_2和HWPU-G3膠膜的的初始分解溫度分別為261℃、281℃、283℃和284℃,與WPU膠膜相比,HWPU-G_1、HWPU-G_2和HWPU-G3膠膜在熱失重10%和50%時的溫度越來越高,說明HWPUs膠膜具有良好的熱穩(wěn)定性;BET結果表明:WPU、HWPU-G_1、HWPU-G_2和HWPU-G3的比表面積和單位質量吸附量逐漸減小,說明WPU、HWPU-G_1、HWPU-G_2和HWPU-G3膠膜的致密度逐漸增加。
【學位授予單位】：陜西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ323.8

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 任龍芳;張華;李夢函;;端羥基超支化聚異氰脲酸酯-酯的合成與表征[J];陜西科技大學學報(自然科學版);2016年05期

2 任龍芳;張華;強濤濤;;聚酰胺-胺型樹枝狀水性聚氨酯的合成與表征[J];精細化工;2016年09期

3 劉棚滔;楊建軍;吳慶云;張建安;吳明元;;羥丙基硅油改性超支化水性聚氨酯的合成與性能[J];化工新型材料;2016年02期

4 蔡玲;張兵;鮑俊杰;許戈文;黃毅萍;;疏水側鏈型水性聚氨酯締合型增稠劑的制備與表征[J];涂料工業(yè);2016年01期

5 孫寧;陳嬋;馮春云;李亦彪;;熱重-傅立葉變換紅外光譜聯用法研究超支化聚氨酯/丙烯酸酯的熱性能及熱分解機理[J];分析測試學報;2015年08期

6 單寧;陳華林;劉白玲;李晨英;孟旭;羅榮;;端羧基超支化聚酯的合成及阻垢性能[J];高分子材料科學與工程;2015年01期

7 任龍芳;郭子東;王學川;;PAMAM型樹枝狀水性聚氨酯的合成及表征[J];功能材料;2015年01期

8 徐成書;田呈呈;邢建偉;;水性聚氨酯的改性研究進展[J];印染;2014年01期

9 馮佼姣;田曉慧;孫金煜;龔淑婷;;大豆分離蛋白/二氧化硅改性水性聚氨酯膜性能的研究[J];青島科技大學學報(自然科學版);2013年06期

10 王文娟;胡靜;李少香;孫道興;;疊氮蒙脫土改性水性聚氨酯性能的研究[J];涂料工業(yè);2013年12期

中國博士學位論文全文數據庫 前2條

1 王小榮;水性聚氨酯丙烯酸酯水性漆制備及性能研究[D];陜西科技大學;2014年

2 鮑利紅;馬來酸酐改性蓖麻油制備水性聚氨酯的研究[D];大連理工大學;2006年

中國碩士學位論文全文數據庫 前9條

1 劉棚滔;超支化水性聚氨酯的合成、改性與表征[D];安徽大學;2015年

2 楊雪;有機硅改性水性聚氨酯涂飾劑的合成與表征[D];浙江大學;2014年

3 寧勝堯;水性聚氨酯乳液合成與改性研究[D];湖北大學;2014年

4 胡鑫鑫;雙組份丙烯酸酯類涂料樹脂的制備與性能研究[D];長春工業(yè)大學;2014年

5 李新苗;磺酸型超支化SA的制備、表征及在驅油中的應用[D];陜西科技大學;2013年

6 張國國;兩親性超支化聚合物的制備及溶液性質的研究[D];陜西科技大學;2013年

7 于濤;石墨烯/水性聚氨酯納米復合材料的制備與性能研究[D];合肥工業(yè)大學;2013年

8 李偉;高固含量磺酸鹽型水性聚氨酯的制備及性能研究[D];華南理工大學;2012年

9 蘇瞳;油頁巖灰渣改性制備吸附劑及其吸附特性的研究[D];大連理工大學;2009年

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本文編號：1313553