超支化水性聚氨酯乳液的制備及性能研究.pdf

1、由于合成時(shí)水性聚氨酯多使用親水性較強(qiáng)的二羥甲基丙酸作為交聯(lián)劑，因此聚合形成的分散體為線型聚合物，薄膜的耐水性較差。目前，通過提高交聯(lián)度來提高水性聚氨酯耐水性是研究最多也是比較有效、容易實(shí)現(xiàn)的措施。本論文在聚氨酯合成過程中引入超支化聚合物，希望由此增加聚氨酯的交聯(lián)度，從而提高其耐水性。
　　 本文首先用酸酐改性超支化聚酯Boltorn H20，再將改性后的H20加入到異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)和聚醚二元醇初聚反應(yīng)得到的初聚體系

2、中，然后加入中和劑三乙胺進(jìn)行反應(yīng)，最后加水乳化得到超支化水性聚氨酯乳液。
　　 結(jié)果表明，當(dāng)丁二酸酐(SA)作為H20改性劑，在丙酮中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)所需時(shí)間比在1，4-二氧六環(huán)中反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)很多，而且后續(xù)試驗(yàn)表明，丁二酸酐制備得到的乳液穩(wěn)定性較差。選用1，4-二氧六環(huán)作為溶劑，順丁烯二酸酐(MA)作為H20改性劑，紅外檢測(cè)法顯示反應(yīng)2h即可達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)。當(dāng)H20改性不同數(shù)目端羥基時(shí)反應(yīng)所需時(shí)間不同，紅外和核磁測(cè)試均表明H20已經(jīng)成功

3、改性成部分端羧基。所以綜合考慮，選擇順丁烯二酸酐為改性劑，1，4-二氧六環(huán)為溶劑，改性端羥基數(shù)目為2，反應(yīng)2h，得到改性產(chǎn)物為H20-2MA。
　　 論文討論了兩種初聚摩爾比異氰酸基/羥基(NCO/OH)，分別為5:1和2:1，結(jié)果表明初聚摩爾比對(duì)初聚體系異氰酸基含量(NCO％)變化速率的影響不是很顯著。溫度和催化劑對(duì)初聚體系NCO%變化速率的影響比較大。溫度越高，初聚反應(yīng)速率越快。加入少量的催化劑二丁基二月桂酸錫(DBTDL)

4、，初聚體系NCO%下降明顯加快。初聚反應(yīng)的最佳條件為不添加任何催化劑，反應(yīng)溫度80℃，初聚摩爾比為2:1，初聚反應(yīng)4h。加入H20-2MA進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)，用紅外檢測(cè)反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)需要7h。
　　 羧基含量、聚醚二元醇種類、中和度和乳化條件等因素都會(huì)影響超支化水性聚氨酯乳液粒徑和貯存穩(wěn)定性。羧基含量增加到2.05％時(shí)，可以得到均勻穩(wěn)定且粒徑適宜的乳液。聚乙二醇2000(PEG2000)作為聚醚二元醇時(shí)得到的乳液呈現(xiàn)微黃色，而使用PTH

5、F2000作為聚醚二元醇，得到的是穩(wěn)定的乳白色乳液。當(dāng)中和度為0.7-1.0時(shí)，可以得到穩(wěn)定的且粒徑較小的乳液。當(dāng)溫度為30℃左右，容易得到均勻的乳液；當(dāng)溫度過低，預(yù)聚體粘度較大，攪拌困難甚至發(fā)生凝膠，難以乳化。最終選擇PTHF2000作為聚醚二元醇，羧基含量為2.05％，中和度為1.0，乳化溫度為30-35℃，制備的超支化水性聚氨酯乳液的粒徑為0.082 um，可以穩(wěn)定貯存6個(gè)月以上。采用優(yōu)化條件制備的超支化水性聚氨酯膠膜的初始熱分解