脂環(huán)族雙組分水性聚氨酯材料的合成及固化研究.pdf

1、隨著綠色可持續(xù)發(fā)展的觀念深入人心，環(huán)保已經(jīng)成為了聚氨酯材料領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。脂環(huán)族雙組分水性聚氨酯材料不但符合綠色環(huán)保的理念，其優(yōu)異的耐候性、耐磨性、熱力學(xué)性和低溫固化性能也使其受到了越來越多的關(guān)注。本文合成了兩種新型的脂環(huán)族雙組分水性聚氨酯材料(2K-WPU)，可應(yīng)用于水性涂料領(lǐng)域。
　　本文以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、三羥甲基丙烷(TMP)和聚乙二醇單甲醚(MPEG)為原料，合成了一種非離子型水性多異氰酸酯固化劑。將其

2、與陰離子型聚氨酯多元醇水分散體混合固化，得到了一系列的脂環(huán)族雙組分水性聚氨酯材料。研究了非離子型多異氰酸酯組分合成及2K-WPU材料固化過程中反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、溶劑的選擇、乳化方式、原料的加入工藝和固化條件對產(chǎn)品性能的影響。確定了當(dāng)反應(yīng)溫度為80℃、預(yù)聚和親水?dāng)U鏈階段反應(yīng)時間分別為2h和3.5h、溶劑為丙酮、乳化階段的加水方式為滴加、原料加入工藝為IPDI+TMP+MPEG、固化條件為先室溫固化36h，然后50℃熱固化24h時，其合成

3、的非離子型多異氰酸酯固化劑及其固化后聚氨酯材料的性能最佳。通過掃描電子顯微鏡(SEM)發(fā)現(xiàn)，在形成的乳液中多異氰酸酯顆粒呈500nm左右大小的球狀顆粒。通過凝膠滲透色譜分析(GPC)、紅外光譜測試(FTIR)、動態(tài)力學(xué)分析(DMA)、熱失重分析(TG)、力學(xué)性能和水接觸角等測試對2K-WPU材料性能進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)隨著NCO∶OH的摩爾比的增加，2K-WPU材料的機(jī)械性能和熱力學(xué)性能都得到了提升，但是其疏水性先升高后下降。異氰酸酯組分中T

4、MP∶IPDI的摩爾比為1∶3時，2K-WPU材料的機(jī)械、熱力學(xué)和疏水性能最佳。
　　本文以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PC)、二羥甲基丙酸(DMPA)、三羥甲基丙烷(TMP)和三乙胺(TEA)為原料，合成了一種陰離子型水性多異氰酸酯固化劑。并將其與陰離子型聚氨酯多元醇水分散體混合固化，得到一系列的脂環(huán)族雙組分水性聚氨酯材料。研究了陰離子型多異氰酸酯組分合成過程中反應(yīng)時間和DMPA的加入量對產(chǎn)品性能的影響。確定

5、了合成過程中預(yù)聚、親水?dāng)U鏈和擴(kuò)鏈階段的反應(yīng)時間分別為1h，2h和1h、親水?dāng)U鏈劑DMPA的含量為9wt％時，產(chǎn)品性能最佳。研究了兩組分NCO∶OH的摩爾比和陰離子型異氰酸酯固化劑中小分子擴(kuò)鏈劑的類型對2K-WPU材料性能的影響。結(jié)果表明:隨著NCO∶OH的摩爾比的增加，2K-WPU材料的機(jī)械性能和熱力學(xué)性能都得到了提升，但是其疏水性先升高后下降。在陰離子多異氰酸酯固化劑中TMP單獨(dú)作為小分子擴(kuò)鏈劑，比TMP和DEG混合作為小分子擴(kuò)鏈劑更