【硕士】丙烯酸酯复合乳液的无溶剂法合成与性能研究

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内容简介

　　【硕士】丙烯酸酯复合乳液的无溶剂法合成与性能研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：中国科学技术大学　　学位年度：2008　　 水性聚氨酯(PLD由于其环境友好性，优异的综合性能，近些年来正成为研究与开发热点。在水性聚氨酯的制备过程中，水替代有机溶剂作为分散剂，因而大大减少了挥发性物质的排放。然而在合成中，为了降低反应体系的粘度，常加入丙酮或其他有机溶剂进行稀释，水分散之后再脱除。这种方法不但增加了溶剂回收成本和设备投资，也污染了环境。为了解决这个问题，无溶剂法越来越引起人们的注意。在本论文中，我们探讨-种无溶剂型水性聚氨酯合成方法。选用可后续反应单体丙烯酸酯作为合成过程的稀释剂，先溶液聚合制备亲水预聚物／丙烯酸酯单体混合物，然后将混合物在水中分散，聚氨酯充当丙烯酸酯的大分子乳化剂，可以不需要另加乳化剂，再乳液聚合丙烯酸酯得到产品，整个合成过程完全无溶剂。它突出的优点是不需要另外使用溶剂，工简单，成本低，对环境无危害。论文探讨了合适的制备工艺路线。结果表明：当羧基含量在1．9．2．1％，丙烯酸酯组分含量40％，乳化速率为2000转／分，乳化时间为15分钟时可以成功制备乳液。TEM观察发现粒子大小分布在50姗左右，保证了成膜性能的优良；F1IR测试表明PU与聚丙烯酸酯(PIA)存在-定相互作用：机械性能测试表明加入不同丙烯酸酯可以方便调节聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)的力学性能。　　 因为聚硅氧烷具有良好的低表面能，低玻璃化温度，优良的耐高温性、耐候性以及生物相容性好等优点，已被广泛用于高分子材料的改性。我们进-步将二端羟丁基聚二甲基硅氧烷(PDMS)引入PUA中，得到兼具有PDMS和PUA两者优异性能的产品。通过水溶涨，接触角，动态粘弹谱，电子拉伸测试研究了PDMS的引入对耐水性和机械性能的影响，发现硅氧烷的引入没有改变PUA的相行为，当硅氧烷含量大于8％时，膜与水接触角高，耐水性能比较好，当硅氧烷含量大于6．5％时，机械性能开始发生较大变化。　　 上述水性PUA以异佛尔酮异氰酸酯(PDD为基本原料，DDI为脂肪族异氰酸酯，反应活性较小，反应条件容易控制，成品耐黄变。但是mDI价格较贵，在-些对黄变要求不严格的场合，通常使用苯二异氰酸酯(TDI)，TDI价格便宜，反应活性高，用常规方法制备无溶剂型PUA较困难。本文以丙烯酸酯作为预聚物溶剂，采用丙烯酸羟乙酯封端NCO，在高温下乳化，避免预聚物的高粘度，三乙胺高温反应等不利影响，成功合成了TDI型PUA复合乳液。NCO基团含量测定表明随着封端反应的进行，反应速率越来越慢，需要较长时间到达反应终点；三乙胺与水同步加入预聚物乳化效果更佳；随着NCO／oH摩尔比增大，容易得到透明的预聚物乳液，但更大的摩尔比会降低PU的分子量，综合性能变差，最佳摩尔比在1．18左右；过硫酸钾作为后续乳液聚合反应的引发剂效果较好，最佳反应温度在80℃；搅拌速率对乳液聚合稳定性有重要影响，在200砒血左右合适。　　

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