有機(jī)氟、硅阻燃水性聚氨酯的合成及性能研究.pdf

1、為了滿足人們?cè)谏罴捌渖a(chǎn)中對(duì)新型水性聚氨酯(WPU)的需求，改善WPU的耐水性、穩(wěn)定性，提高WPU的綜合性能，開發(fā)具有特殊物理和化學(xué)性質(zhì)的WPU和擴(kuò)大WPU的應(yīng)用范圍，對(duì)WPU進(jìn)行改性并使其功能化成為目前主流的研究方向。本文利用有機(jī)氟單體及有機(jī)硅單體合成了有機(jī)氟和有機(jī)硅改性WPU，驗(yàn)證了有機(jī)氟及有機(jī)硅在改性WPU方面的普適性，并考察了有機(jī)氟和有機(jī)硅單體對(duì)WPU結(jié)構(gòu)和性能影響。將阻燃劑添加到水性聚氨酯中，考察其阻燃特性，擴(kuò)大其在阻燃材料

2、方面的應(yīng)用。
　　首先，利用羥乙基封端的聚二甲基硅氧烷(SHG)合成了“內(nèi)自交聯(lián)”有機(jī)硅水性聚氨酯。通過改變SHG的量得到了一系列硅氧烷改性水性聚氨酯(WPU-Si)。當(dāng)SHG的含量從0％增加到6％，WPU-Si的粒徑逐漸增大;WPU-Si膜的拉伸性能從11.8MPa增加到22.0MPa，斷裂伸長(zhǎng)率從286％下降到78％;WPU-Si膜的吸水率從8.4％降低到3.6％。TGA結(jié)果顯示SHG接枝到WPU-Si分子中能夠顯著提高WPU

3、-Si膜的熱穩(wěn)定性。
　　利用1H，1H，8H，8H-十二氟-1，8-辛二醇(F12)在溫和的反應(yīng)條件下合成了一系列不同含氟量的有機(jī)氟水性聚氨酯。當(dāng)F12含量為2％，有機(jī)氟改性WPU表現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能。水接觸角從49.5°增大到72°;吸水率從8.5％下降到5.8％;鉛筆硬度從HB增大到2H;拉伸強(qiáng)度由11.54MPa增加到18.64MPa。另外，WPU-F還表現(xiàn)出優(yōu)異的耐玷污性能及良好的熱穩(wěn)定性。
　　利用SHG與F12

4、合成了含有機(jī)氟硅的水性聚氨酯(WPU-F-Si)。與有機(jī)硅聚氨酯(WPU-Si)和有機(jī)氟聚氨酯(WPU-F)相比，WPU-F-Si的各項(xiàng)性能優(yōu)于WPU-Si和WPU-F。WPU-F-Si的接觸角和吸水率分別為91°和3.3％，這高于WPU-Si的接觸角(90°)和吸水率(3.7％)，也高于WPU-F的接觸角(59.5°)和吸水率(7.5);WPU-F-Si的拉伸強(qiáng)度為20.94MPa，而WPU-Si與WPU-F的拉伸強(qiáng)度分別為19.69

5、MPa和14.57MPa;阻燃性能研究結(jié)果表明，WPU-F-Si的熱釋放速率峰值為340.4kW/m2，這比WPU-Si下降了39.7kW/m2比WPU-F下降了35.1kW/m2。WPU-F-Si的表現(xiàn)出優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及阻燃特性。
　　利用聚磷酸銨(APP)合成了阻燃水性聚氨酯。隨著APP含量的增加，水性聚氨酯的點(diǎn)燃時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，點(diǎn)燃時(shí)間由29s增大到45s，最大熱釋放速率由413.2kW/m2降低到314.3kW/m2，APP

6、添加量越大，阻燃效果越明顯。水性聚氨酯膜的熱穩(wěn)定性隨著APP含量的增加逐漸升高，當(dāng)APP為25％時(shí)，熱穩(wěn)定性最好。
　　在水相中及其溫和的反應(yīng)條件下優(yōu)化設(shè)計(jì)新材料，為水性聚氨酯接枝功能單體提供了機(jī)會(huì)。利用化學(xué)合成反應(yīng)，將生物相容性、抗菌活性、生物活性和可降解性單體連接到水性聚氨酯中將是一個(gè)非常吸引人的研究平臺(tái)。溫和的化學(xué)反應(yīng)能克服這些單體由于在非水環(huán)境中或高溫下不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。這些單體改性的水性聚氨酯可以作為醫(yī)用水性聚氨酯，在生物醫(yī)