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的聚氨酯乳液體系,相比于傳統(tǒng)的、以有機溶劑作為分散介質的聚氨酯材料,WPU具有綠色無污染、安全可靠的優(yōu)點,因此具有廣闊的發(fā)展前景。但是,以水作為分散介質,致使WPU膠膜的耐水性能下降,限制了WPU材料在各領域的應用。因此,明確水性聚氨酯結構與性能的關系,采用切實可行的新工藝、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用領域,改善聚氨酯材料生產和應用環(huán)境。
　　本文首先用自乳化

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

3、入量為3.5％-4.7％,DETA的加入量為100％時,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,利用內外協(xié)同效應可以制備耐水性較強的水性聚氨酯,探究了不同的內外乳化劑比例以及乳化時間對膠膜耐水性的影響,研究發(fā)現(xiàn)當R1值為2.5,內乳化劑添加量為3.6％,外乳化劑的添加量為0.5％,外乳化劑反應時間為10min,DETA的加入量為100％時,可獲得耐水性較好的膠膜,此時吸水

4、率為4.1％,具有優(yōu)于傳統(tǒng)內乳化法同等條件下制備的WPU材料的吸水率(為19.2％)。并對最優(yōu)耐水性配比下的聚氨酯材料的基本性能進行了表征,發(fā)現(xiàn)此時膠膜的的力學性能及熱性能較傳統(tǒng)內乳化型膠膜的性能基本無變化。
　　最后,探究了內外協(xié)同乳化法提高WPU耐水性的機理,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,成膜時膠粒融合緊密,成膜后空隙較少,水分子難以侵入膠膜內部,使膠膜耐水性提高;二是外乳化劑