MDI基聚氨酯材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的提高，各國(guó)開(kāi)始限制聚氨酯制品中VOC或HAP的含量，溶劑的揮發(fā)和殘留會(huì)對(duì)施工人員和消費(fèi)者的健康構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，溶劑型聚氨酯材料的使用受到了一定程度的約束，如在家裝、紡織服裝業(yè)等。與此同時(shí)，水性聚氨酯、無(wú)溶劑型聚氨酯、聚氨酯基納米復(fù)合材料等作為新材料正逐步進(jìn)入人們的視野。在聚氨酯材料領(lǐng)域中主要有脂肪族型和芳香族兩大類(lèi)，由脂肪族異氰酸酯制備的聚氨酯材料具有耐黃變、柔韌性較好，但強(qiáng)度、耐磨性能不如芳香族的。4

2、，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDD以其分子量大、飽和蒸汽壓低、毒性低、價(jià)格低廉，而且MDI對(duì)稱(chēng)的分子結(jié)構(gòu)使采用MDI制備的水性聚氨酯漆膜強(qiáng)度、耐磨性及彈性?xún)?yōu)于TDI，而且干燥迅速，市場(chǎng)前景廣闊。
　　 本文第一章以MDI基聚氨酯材料為主線，分別介紹了水性聚氨酯及其功能改性的研究進(jìn)展以及在防水透濕紡織涂層膠方面的應(yīng)用情況，另外又介紹了聚氨酯基納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展，改性機(jī)理和以后的發(fā)展趨勢(shì)；然后分別介紹了MDI基水性和溶劑型聚氨

3、酯材料的研究現(xiàn)狀、制備方法以及工業(yè)應(yīng)用情況。
　　 本文第二章以MDI、聚醚二元醇、二羥甲基丙酸(DMPA)等為主要原料合成了穩(wěn)定的水性聚氨酯(WPU)乳液。通過(guò)FT-IR分析、粒度分析、拉伸試驗(yàn)、差示掃描量熱儀分析(DSC)、熱重分析(TGA)和吸水率等測(cè)試，再對(duì)水性聚氨酯膠膜的力學(xué)性能、耐熱性能及耐水性能等進(jìn)行研究，通過(guò)透射電鏡(TEM)對(duì)剛制備和放置一年后的水性聚氨酯乳液進(jìn)行微觀形貌對(duì)比分析，考察了不同類(lèi)型的聚醚二醇、擴(kuò)鏈

4、劑和交聯(lián)劑等對(duì)水性聚氨酯性能的影響。研究結(jié)果表明：當(dāng)用MDI、1，4-BDO、含4.0wt％的DMPA等作為硬段時(shí)，用N220作為軟段合成的WPU，乳液穩(wěn)定性好，膠膜吸水率低，斷裂伸長(zhǎng)率大，手感柔軟、不粘且豐滿(mǎn)；用PTMG作為軟段制備的WPU的氫鍵化程度、結(jié)晶度和耐熱性較好。
　　 本文第三章用有機(jī)硅對(duì)MDI基水性聚氨酯進(jìn)行了改性，通過(guò)接枝共聚合成了單組分有機(jī)硅改性的水性聚氨酯乳液。用紅外、核磁表征了水性聚氨酯的結(jié)構(gòu)，核磁表明，

5、有機(jī)硅已接到聚氨酯主鏈上；熱分析表明，有機(jī)硅的加入降低了聚合物軟段的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，提高了硬段的玻璃化溫度和微觀相分離，軟段與硬段的相分離更加完善，而且還提高了聚合物在低溫區(qū)域的耐熱性；透射電鏡表明，有機(jī)硅的加入在一定程度上影響了乳液的微觀結(jié)構(gòu)，有機(jī)硅在聚氨酯鏈段中呈梳狀，隨著疏水有機(jī)硅結(jié)構(gòu)的引入，有機(jī)硅向表面遷移，雖然分散作用減弱導(dǎo)致乳膠粒徑增大，但并不使膠粒結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的改變，仍能保持球形結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)比幾種有機(jī)硅改性劑對(duì)MDI基水性

6、聚氨酯乳液的影響，并將制備的改性水性聚氨酯乳液外加其他助劑復(fù)配成水性織物涂層膠，應(yīng)用于織物涂層整理，對(duì)其防水透濕的性能作了研究。該涂層膠兼有防水和透濕的功能，達(dá)到有機(jī)統(tǒng)一，能有效的彌補(bǔ)織物在這方面的不足。
　　 本文第四章用原位插層聚合法合成了一種有機(jī)改性高嶺土-聚氨酯納米復(fù)合材料。首先制備了有機(jī)插層改性的納米高嶺土，將它作為復(fù)合材料中的填料；然后用聚醚插層替代小分子有機(jī)溶劑制備聚醚-納米高嶺土復(fù)合物，最后加入異氰酸酯制得聚氨酯

7、基納米復(fù)合材料。通過(guò)FT-IR光譜分析、XRD衍射分析、熱穩(wěn)定性能分析、BET分析、SEM電鏡分析、拉伸實(shí)驗(yàn)等測(cè)試分析，研究了納米高嶺土的改性效果和聚氨酯納米復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐熱性等性能，以及納米高嶺土在聚氨酯基體中的分布情況。結(jié)果表明，納米高嶺土的改性用超聲插層法處理的效果較好；改性納米高嶺土的加入量為3％時(shí)，納米高嶺土以剝離形態(tài)嵌入到聚氨酯基體中，使PUE軟硬段相分離程度增加，使材料增強(qiáng)增韌；加入量較多時(shí)，則開(kāi)始出現(xiàn)片層形態(tài)且有