耐水性水性聚氨酯的合成與性能研究.pdf

1、水性聚氨酯(WPU)是一種以水作為分散介質(zhì)的聚氨酯乳液體系,相比于傳統(tǒng)的、以有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的聚氨酯材料,WPU具有綠色無污染、安全可靠的優(yōu)點(diǎn),因此具有廣闊的發(fā)展前景。但是,以水作為分散介質(zhì),致使WPU膠膜的耐水性能下降,限制了WPU材料在各領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,明確水性聚氨酯結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,采用切實(shí)可行的新工藝、新方法,提高水性聚氨酯的耐水性,有助于拓展水性聚氨酯的應(yīng)用領(lǐng)域,改善聚氨酯材料生產(chǎn)和應(yīng)用環(huán)境。
　　本文首先用自乳化

2、法制備出IPDI型水性聚氨酯,探究了聚氨酯預(yù)聚體合成工藝對(duì)WPU的乳液性能及其所制得膠膜的耐水性與力學(xué)性能的影響,明確了水性聚氨酯結(jié)構(gòu)及其性能之間的關(guān)系。通過預(yù)聚體的不同合成工藝研究,發(fā)現(xiàn)一步法合成時(shí),制備的聚氨酯預(yù)聚體,乳化容易,乳化后可得到性能良好的聚氨酯乳液,同時(shí)膠膜的耐水性和力學(xué)性能優(yōu)良。然后通過一步法合成預(yù)聚體,研究了軟段含量、親水?dāng)U鏈劑加入量和后擴(kuò)鏈劑加入量對(duì)乳液和膠膜性能的影響,研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)R1=2.5-3.5,DMBA加

3、入量為3.5％-4.7％,DETA的加入量為100％時(shí),可制得綜合性能優(yōu)異的IPDI型水性聚氨酯。
　　其次,通過在水性聚氨酯的制備過程中加入高分子乳化劑,利用內(nèi)外協(xié)同效應(yīng)可以制備耐水性較強(qiáng)的水性聚氨酯,探究了不同的內(nèi)外乳化劑比例以及乳化時(shí)間對(duì)膠膜耐水性的影響,研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)R1值為2.5,內(nèi)乳化劑添加量為3.6％,外乳化劑的添加量為0.5％,外乳化劑反應(yīng)時(shí)間為10min,DETA的加入量為100％時(shí),可獲得耐水性較好的膠膜,此時(shí)吸水

4、率為4.1％,具有優(yōu)于傳統(tǒng)內(nèi)乳化法同等條件下制備的WPU材料的吸水率(為19.2％)。并對(duì)最優(yōu)耐水性配比下的聚氨酯材料的基本性能進(jìn)行了表征,發(fā)現(xiàn)此時(shí)膠膜的的力學(xué)性能及熱性能較傳統(tǒng)內(nèi)乳化型膠膜的性能基本無變化。
　　最后,探究了內(nèi)外協(xié)同乳化法提高WPU耐水性的機(jī)理,原因可能有兩方面,一是外乳化劑的加入改善了水性聚氨酯的乳液性能,膠粒的粒徑降低,成膜時(shí)膠粒融合緊密,成膜后空隙較少,水分子難以侵入膠膜內(nèi)部,使膠膜耐水性提高;二是外乳化劑