IPDI型水性聚氨酯的制備及阻燃改性.pdf

1、本論文對聚氨酯乳液的制備方法、生產(chǎn)工藝及其應用情況進行了全面的綜述。針對目前國內(nèi)聚氨酯產(chǎn)業(yè)在綠色環(huán)保以及阻燃性能等方面所存在的問題，提出了以脂肪族異氰酸酯為原料制備聚氨酯水性乳液的方法，并在此基礎(chǔ)上，探討了磷氮協(xié)同阻燃原理在阻燃聚氨酯水性乳液制備上的應用可行性。另外，本論文還對玻璃纖維增強聚氨酯復合材料的生產(chǎn)工藝進行了探索。
　　 本論文選用脂肪族異氰酸酯(異佛爾酮二異氰酸酯Isophorone diisocyanate IPD

2、I)，己二酸丁二醇酯，2，2—雙（羥甲基）丙酸(Dihydroxymethyl malonic acid簡稱DMPA)為主要原料，采用陰離子自乳化法，合成了聚酯型水性聚氨酯乳液。調(diào)查了R值（NCO/OH的比值）對乳液穩(wěn)定性、粒徑，以及乳液成膜的機械強度等方面的影響，發(fā)現(xiàn)隨著R值的增加，乳液的穩(wěn)定性逐漸變差，粒徑變大;但膠膜的拉伸強度增加，斷裂伸長率減小;另外DMPA的含量對乳液性能也存在決定性影響，隨著DMPA增加，乳液穩(wěn)定性降低，粘度

3、增大，膠膜的吸水率降低，拉伸強度增大，斷裂伸長率先增大后減小。本論文還探討了成鹽劑的量、加入方式、乳化溫度與預聚溫度等因素對乳液的穩(wěn)定性及膠膜性能的影響。綜合上述結(jié)果得出結(jié)論，制備水性聚氨酯乳液的最優(yōu)化條件為R=1.8-2.0，親水擴鏈劑含量5.5％-7.5％，中和度控制在100％-120％;預聚反應溫度為70℃。
　　 在上述結(jié)論的基礎(chǔ)上，本論文進一步對水性聚氨酯的阻燃化學改性進行了研究。利用氮磷協(xié)同阻燃的原理，將N，N-二羥

4、乙基-亞磷酸甲胺二乙酯導入到聚氨酯分子鏈中制備阻燃性水性聚氨酯乳液。研究發(fā)現(xiàn)P含量對乳液穩(wěn)定性、粒徑、機械強度、熱重性能、極限氧指數(shù)等性能均有影響。當P含量由0增加到6％時，乳液的穩(wěn)定性逐漸變差;乳液成膜后，膜的拉伸強度也隨之減小，而斷裂伸長率則呈現(xiàn)出先增加，至3％后又減小的現(xiàn)象。與其同時DSC及TG實驗結(jié)果表明，隨著P含量的增加，膜的熱分解速率減慢，聚氨酯軟、硬段的熱分解溫度均升高。與沒有添加阻燃劑的軟、硬段分解溫度（200℃與310

5、℃）相比，添加2％，3％，4％，5％的阻燃劑后，其軟段分解溫度變化不大，而硬段分解溫度最大可增加到425℃;氧指數(shù)分別由26％增加到33％，34％和33％。這些結(jié)果一方面說明N，N-二羥乙基-磷酸甲胺二乙酯是非常高效的聚氨酯阻燃劑，另一方面在3％后繼續(xù)提高P含量對氧指數(shù)的影響不大。綜合上述結(jié)果，本論文得出結(jié)論，最優(yōu)化的阻燃劑配比為P含量2-3％。
　　 最后，本論文對水性聚氨酯乳液在玻璃纖維增強復合材料方面的應用進行了探索。探討

6、了涂覆漿料的配方和生產(chǎn)工藝，比較了本論文研制的水性聚氨酯乳液與企業(yè)常用的溶劑型油性聚氨酯的差異。結(jié)果表明，復合材料的機械強度和吸水率均隨著水性聚氨酯乳液上漿量的增加而增加。由于水性聚氨酯乳液的高吸水率，復合材料的阻燃效果隨著上漿量的增加而有所增加。當水性聚氨酯乳液的上漿量為130-150g/m2時，玻纖增強聚氨酯復合材料的機械強度達到3.1kN/mm，并且在空氣中復合材料點燃無火苗、無煙，2s內(nèi)熄滅。因此，與通常的溶劑型油性聚氨酯相比，