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【碩士】MDI型水性聚氨酯乳液的制備及改性研究
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【碩士】MDI型水性聚氨酯乳液的制備及改性研究 授予學(xué)位:碩士 學(xué)位授予單位:山東大學(xué) 學(xué)位年度:2009 傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯的合成與施工過(guò)程中需要大量的有機(jī)溶劑,溶劑的揮發(fā)和殘存會(huì)對(duì)施工人員和消費(fèi)者的健康構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們環(huán)保意識(shí)的提高,各國(guó)開(kāi)始對(duì)VOC含量限制,而水性聚氨酯是以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì),具有顯著的環(huán)保價(jià)值?! ? 本文主要研究了以二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、聚酯二醇、二羥甲基丙酸(DMPA)等為原料合成水性聚氨酯預(yù)聚體,用三乙胺中和制備水性聚氨酯透明乳液的方法。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用二正丁胺滴定法測(cè)定了剩余.NCO基團(tuán)的數(shù)量,結(jié)果表明剩余.NCO基團(tuán)的量對(duì)水性聚氨酯乳液的性能及穩(wěn)定性有較大的影響。通過(guò)透射電鏡(TEM)觀察了乳液微觀形貌,并對(duì)膠膜力學(xué)性能及耐水性進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明,13(NCO)/n(OH)比值增加,膠膜耐水性變好,膠膜的拉伸強(qiáng)度增大,而斷裂伸長(zhǎng)率變?。浑S著親水?dāng)U鏈劑DMPA用量的增大,膠膜耐水性變差,拉伸強(qiáng)度增大,斷裂伸長(zhǎng)率先變大后變?。蝗橐旱姆€(wěn)定性和耐水性則隨著中和度的增大而變差;如若在乳化階段加入擴(kuò)鏈劑乙二胺,膠膜的斷裂伸長(zhǎng)率增大,斷裂強(qiáng)度減小,吸水率也明顯減小,可降至4%,克服了內(nèi)乳化法制得的聚氨酯乳液成膜物吸濕率大這一固有缺陷。 通過(guò)機(jī)械共混的方法,將水性聚氨酯乳液與中空結(jié)構(gòu)聚合物微球混合,并對(duì)其成膜物的力學(xué)性能進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)膠膜力學(xué)性能變差,未能得到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。單一的APU乳液存在自增稠差、固含量低、耐水性差、機(jī)械強(qiáng)度不如丙烯酸樹(shù)脂等缺點(diǎn),而且成本較高。而聚丙烯酸酯(PA)乳液與聚氨酯乳液在性能上能形成互補(bǔ),有很好的應(yīng)用前景。有機(jī)硅樹(shù)脂表面能低,耐水性、耐候性以及透氣性?xún)?yōu)良,已經(jīng)廣泛用于聚氨酯改性。采用合適化學(xué)方法用有機(jī)硅對(duì)水性聚氨酯一聚丙烯酸酯進(jìn)行改性,可以得到有良好耐水性以及力學(xué)性能的涂膜?! ? 嘗試了一種新型的丙烯酸有機(jī)硅雙改性水性聚氨酯乳液的方法。利用丙烯酸羥乙酯中的一OH基與-NCO基反應(yīng),向產(chǎn)物分子鏈上引入雙鍵,然后與乙烯基硅烷中的C=C雙鍵發(fā)生自由基聚合,實(shí)現(xiàn)有機(jī)硅對(duì)APU的改性,希望達(dá)到丙烯酸有機(jī)硅雙改性效果。通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行初步的研究和探討,發(fā)現(xiàn)新型乳液的熱性能及耐水性都得到了一定的改進(jìn),但其乳液穩(wěn)定性及成膜性變得較差,影響了該乳液的推廣使用?! ?
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