超支化水性聚氨酯的合成及其改性研究.pdf

1、超支化聚氨酯具有粘度低、溶解能力增強、成膜性能好、良好的耐水性、熱穩(wěn)定性等優(yōu)點，所以在理論和應(yīng)用上超支化聚氨酯逐漸成為研究的熱點。雖然超支化聚氨酯有這么多的優(yōu)異性能，但實際應(yīng)用卻很不多?，F(xiàn)在有多種合成超支化聚氨酯的方法，但它們的步驟較多，反應(yīng)時間長；合成的超支化聚氨酯的分子量偏低，分子量分布指數(shù)大，從而限制了超支化聚氨酯的應(yīng)用。另外，合成的超支化聚氨酯多為溶劑型的，這也是限制其使用的原因之一。本實驗以有“核”一步法合成端羥基超支化聚氨酯

2、以及超支化聚(酯-胺)，然后在超支化聚氨酯和超支化聚(酯-胺)外圍接枝線性聚氨酯，合成方法簡單易操作，同時在超支化聚合物核和線性聚氨酯酯當中引入親水基團，就可以獲得超支化水性聚氨酯。另外，在前期研究的基礎(chǔ)上，在超支化聚氨酯中引入雙鍵，合成超支化聚氨酯丙烯酸酯共聚乳液和共混乳液，研究丙烯酸酯對超支化聚氨酯的影響。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 本文第一章介紹了近十幾年來超支化聚氨酯的合成主要方法及應(yīng)用，其中合成方法有單單體合成法(

3、SMM)包括光氣法、疊氮化合物法、高選擇性化學(xué)反應(yīng)法、Curtius反應(yīng)法、羥酮縮合法等；雙單體合成法(DMM)包括A2+B3法，A2+bB2法等；超支化聚合物擴鏈法。同時介紹了丙烯酸酯對聚氨酯的改性研究。最后，對超支化聚氨酯的研究發(fā)展進行了展望。
　　 本文第二章介紹了超支化聚氨酯中的一個重要概念——支化度(DB)，并對小分子模型化合物測定聚合物支化度的方法進行了詳細分析。對于聚合度較低的聚合物，由于對末端單元數(shù)的高估，按照定

4、義來計算超支化聚合物的支化度，結(jié)果將會偏高。Frey對DB的計算公式進行了改進，本章討論了定義公式和Frey公式的區(qū)別，通過理論計算證實在聚合物的聚合度較大時，兩者是等價的。
　　 本文第三章以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、二乙醇胺(DEOA)以及二羥甲基丙酸(DMPA)為原料，合成超支化聚氨酯核HBPU-0；以IPDI、聚四氫呋喃(PTMG)以及DMPA等原料合成線性聚氨酯，然后，將線性聚氨酯接枝到HBPU-0上，合成了一種

5、具有超支化結(jié)構(gòu)的水性聚氨酯，產(chǎn)物具有良好的水分散性和耐水性，其中HBPU-6的24h吸水率為6％，48h吸水率為11％，72h吸水率為18％。通過紅外光譜對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進行了表征。采用電子萬用試驗機和熱失重分析儀對產(chǎn)物的性能進行測試，結(jié)果表明，所制備的水性超支化聚氨酯具有良好的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，HBPU-6的拉伸強度為16.8MPa，熱分解溫度達到238℃。
　　 本文第四章以丙烯酸乙酯(EA)和二乙醇胺(DEOA)為原料，合成超

6、支化聚(酯-胺)(HPAE)；以IPDI、DMPA以及聚四氫呋喃(PTMEG)等原料合成線性聚氨酯，然后，將線性聚氨酯接枝到HPAE上，合成了一種具有超支化結(jié)構(gòu)的水性聚氨酯，產(chǎn)物具有良好的水分散。通過紅外光譜(FR-IR)對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的表征。采用電子萬用試驗機和熱失重分析儀對產(chǎn)物的性能進行測試，結(jié)果表明，所制備的水性超支化聚氨酯具有良好的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。
　　 本文第五章介紹丙烯酸酯對超支化水性聚氨酯的改性。在第二章合成的超支

7、化水性聚氨酯HBPU-6的基礎(chǔ)上，并在其末端引入雙鍵，再加入丙烯酸酯進行共混改性和共聚改性，得到共混型超支化水性聚氨酯丙烯酸酯(HBPU/PA)和共聚型超支化聚氨酯丙烯酸酯(HBPUA)。研究丙烯酸酯的含量對HBPUA膠膜的熱性能、力學(xué)性能以及HBPUA乳液的粒徑和形貌的影響。通過透射電鏡(TEM)觀察其形貌為核殼結(jié)構(gòu)，對比分析HBPUA、HBPU/PA和HBPU的性能，發(fā)現(xiàn)HBPUA和HBPU/PA在力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性較HBPU都有所