環(huán)氧蓖麻油改性MDI型水性聚氨酯的制備及性能研究.pdf

1、水性聚氨酯(WPU)以水作為分散介質(zhì)，是一種環(huán)境友好的綠色材料，具有揮發(fā)性有機(jī)化合物含量低和節(jié)約能源的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。然而，單純的水性聚氨酯乳液在性能上不能滿足要求，如漆膜力學(xué)性能不佳、耐水性差、硬度低等，因此需對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行改性。由于環(huán)境污染和能源短缺的問(wèn)題，需要找出可再生、可降解、價(jià)格低廉的物質(zhì)來(lái)改性聚氨酯，蓖麻油(CO)因含有雙鍵、羥基、酯基的官能團(tuán)，對(duì)其進(jìn)行環(huán)氧化處理，得到環(huán)氧蓖麻油(ECO)。用ECO改性WPU可

2、達(dá)到環(huán)氧樹脂改性水性聚氨酯的效果，這也是綠色創(chuàng)新型的研究方向。
　　本研究首先采用單因素實(shí)驗(yàn)法，以蓖麻油(CO)、乙酸(CH3COOH)、雙氧水(H2O2)、酸性氧化鋁等合成環(huán)氧蓖麻油。主要研究了羧酸類型、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、H2O2滴加溫度及用量等因素對(duì)環(huán)氧反應(yīng)的影響。環(huán)氧蓖麻油的最佳合成條件為:n(CO的雙鍵)∶n(CH3COOH)∶n(H2O2)=1∶1.3∶2.5，酸性氧化鋁質(zhì)量為CO的10％，尿素的質(zhì)量為CO質(zhì)量的0.3

3、％，H2O2滴加溫度55℃，滴加完在65℃下反應(yīng)12.5 h，粗產(chǎn)物經(jīng)過(guò)洗滌、脫水后得到環(huán)氧值最高為3.12％的環(huán)氧蓖麻油。主要采用紅外光譜(FT-IR)和鹽酸丙酮法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行表征測(cè)試。
　　利用上述制備的ECO去改性水性聚氨酯，選取低毒的二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、聚乙二醇600(PEG600)、2，2-二羥甲基丙酸(DMPA)、1，4-丁二醇(BDO)、三乙胺(TEA)等制備了乳液及膠膜，探討了制備過(guò)程中的反應(yīng)條件和反應(yīng)物

4、用量的影響。實(shí)驗(yàn)證明:預(yù)聚在75～80℃反應(yīng)2.5 h左右，然后在65～70℃下擴(kuò)鏈，最后室溫中和及乳化。當(dāng)wECO=5.5％時(shí)，所得乳液和膠膜性能最佳。采用傅里葉紅外光譜(FT-IR)、熱重(TG)、透射電鏡(TEM)、接觸角測(cè)量?jī)x、力學(xué)測(cè)試等表征方法，研究了改性對(duì)水性聚氨酯結(jié)構(gòu)與性能的影響。
　　同時(shí)，本研究也制備了雙酚A型環(huán)氧樹脂(E-44)改性水性聚氨酯，探討了與ECO改性水性聚氨酯性能上的差異。ECO改性水性聚氨酯膠膜的