【硕士】MDI型水性聚氨酯乳液的制备及改性研究

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内容简介

　　【硕士】MDI型水性聚氨酯乳液的制备及改性研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：山东大学　　学位年度：2009　　 传统溶剂型聚氨酯的合成与施工过程中需要大量的有机溶剂，溶剂的挥发和残存会对施工人员和消费者的健康构成严重的威胁。随着经济的发展以及人们环保意识的提高，各国开始对VOC含量限制，而水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质，具有显著的环保价值。　　 本文主要研究了以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚酯二醇、二羟甲基丙酸(DMPA)等为原料合成水性聚氨酯预聚体，用三乙胺中和制备水性聚氨酯透明乳液的方法。实验过程中用二正丁胺滴定法测定了剩余．NCO基团的数量，结果表明剩余．NCO基团的量对水性聚氨酯乳液的性能及稳定性有较大的影响。通过透射电镜(TEM)观察了乳液微观形貌，并对胶膜力学性能及耐水性进行了测试。结果表明，13(NCO)／n(OH)比值增加，胶膜耐水性变好，胶膜的拉伸强度增大，而断裂伸长率变小；随着亲水扩链剂DMPA用量的增大，胶膜耐水性变差，拉伸强度增大，断裂伸长率先变大后变小；乳液的稳定性和耐水性则随着中和度的增大而变差；如若在乳化阶段加入扩链剂乙二胺，胶膜的断裂伸长率增大，断裂强度减小，吸水率也明显减小，可降至4％，克服了内乳化法制得的聚氨酯乳液成膜物吸湿率大这一固有缺陷。　　通过机械共混的方法，将水性聚氨酯乳液与中空结构聚合物微球混合，并对其成膜物的力学性能进行了研究，发现胶膜力学性能变差，未能得到理想的实验结果。单一的APU乳液存在自增稠差、固含量低、耐水性差、机械强度不如丙烯酸树脂等缺点，而且成本较高。而聚丙烯酸酯(PA)乳液与聚氨酯乳液在性能上能形成互补，有很好的应用前景。有机硅树脂表面能低，耐水性、耐候性以及透气性优良，已经广泛用于聚氨酯改性。采用合适化学方法用有机硅对水性聚氨酯一聚丙烯酸酯进行改性，可以得到有良好耐水性以及力学性能的涂膜。　　 尝试了一种新型的丙烯酸有机硅双改性水性聚氨酯乳液的方法。利用丙烯酸羟乙酯中的一OH基与-NCO基反应，向产物分子链上引入双键，然后与乙烯基硅烷中的C=C双键发生自由基聚合，实现有机硅对APU的改性，希望达到丙烯酸有机硅双改性效果。通过对其结构和性能进行初步的研究和探讨，发现新型乳液的热性能及耐水性都得到了一定的改进，但其乳液稳定性及成膜性变得较差，影响了该乳液的推广使用。　　

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