HMDI型水性聚氨酯乳液的合成及改性的研究.pdf

1、聚氨酯因其獨特的結構以及優(yōu)良的性能被應用到許多領域,一直是研究的熱點。其中水性聚氨酯材料具有低成本,無污染,柔韌性好等優(yōu)點,具有更廣闊的應用前景,且有取代溶劑型聚氨酯的趨勢。但是水性聚氨酯材料強度不高,耐水性差,極大地限制了其應用。因此,為了改善水性聚氨酯的性能,對其進行配方的優(yōu)化和改性是必要的。
　　本文首先通過原料的選擇,條件的設計以及配方的調(diào)整得到了綜合性能較好的水性聚氨酯的配方。在此基礎之上,希望能夠賦予水性聚氨酯一定的電

2、學性能,分別研究了碳納米管和高氯酸鋰的摻雜對其性能的影響。
　　(1)HMDI型水性聚氨酯乳液的合成及性能研究
　　本章以4,4二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)、二羥甲基丙酸(DMPA)、聚己二酸乙二醇酯(PEA)為主要原料,采用預聚體法制備了水性聚氨酯乳液,通過紅外、粘度、耐水性以及力學性能的表征和測試,分別研究了硬段、DMPA含量、異氰酸酯指數(shù)(R值)對其性能的影響。
　　結果表明:當R為1.05、硬段值為35％

3、、DMPA含量為7%時所合成的水性聚氨酯薄膜的綜合性能最佳;此時聚氨酯薄膜的耐水性較好,拉伸強度為34MPa,斷裂伸長率為867.23%。
　　(2)碳納米管/水性聚氨酯復合材料的制備及性能研究
　　本章水性聚氨酯的配方控制R值為1.05,硬段值為35%,DMPA含量為7%,并采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)對水性聚氨酯進行預處理。然后通過物理共混的方法向乳液中摻雜碳納米管,分別研究了碳納米管的管徑和羧基化處理對復合材料性能的影

4、響。
　　結果表明:未改性處理的碳納米管在聚氨酯基體中的分散性差,破壞了聚氨酯基體的交聯(lián),導致復合材料的性能變差。但是隨著碳納米管管徑的增大,復合材料的性能提高。當采用管徑為30~50nm的TNM7時,材料的性能相對較好。對TNM7進行羧基化處理,并采用 PVP對聚氨酯乳液進行預處理,明顯改善了碳納米管在聚氨酯基體中的分散性,從而改善了碳納米管/聚氨酯復合材料的性能。當 TNM7-COOH的用量為1%時,復合材料的拉伸強度最高為4

5、3.32MPa,高于純的 WPU27.41%;斷裂伸長率為966.23%,低于純 WPU6.24%,;同時具有一定的導電性,體積電阻為8.31×107Ω;此時,復合材料的綜合性能較好。
　　(3)高氯酸鋰/水性聚氨酯復合材料的制備及性能研究
　　本章水性聚氨酯的配方控制R值為1.05,硬段值為35%不變。高氯酸鋰的加入量以DMPA的用量為標準來確定。分別研究了體系中羧基的含量和離子化程度(加入高氯酸鋰的用量)對水性聚氨酯乳液

6、性能的影響。
　　結果表明:向體系引入高氯酸鋰,隨著DMPA含量的增加,體系的耐水性變差,力學性能得到提高。當DMPA含量為7%,材料的綜合性能較好,拉伸強度為37.51MPa,斷裂伸長率為1183%,體積電阻為1.22×106Ω。隨著高氯酸鋰加入量的增多,復合材料的離子化程度提高,材料的吸水率增大,耐水性變差,拉伸強度和斷裂伸長率增大,同時材料具有一定的導電性。當引入高氯酸鋰的量為 DMPA摩爾量的0.7倍時, LiClO4/W

7、PU離聚體薄膜的綜合性能最好,拉伸強度為49MPa,斷裂伸長率為1145%,體積電阻最小為3.74×106Ω。
　　(4)碳納米管/高氯酸鋰/水性聚氨酯復合材料的制備及性能研究
　　本章水性聚氨酯的配方控制R值為1.05,硬段值為35%,DMPA含量為7%,并采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)對水性聚氨酯進行預處理。研究了當體系中同時存在碳納米管和高氯酸鋰時,復合材料的性能隨兩者用量改變的變化趨勢。
　　結果表明:同時向體系