磺酸型水性聚氨酯的制備及其性能研究.pdf

1、隨著各國環(huán)保法規(guī)的日趨嚴格和人們環(huán)保意識的加強，以水代替有機溶劑作為分散介質的水性聚氨酯的突出表現日益受到人們的重視。20多年來，隨著水性聚氨酯的推廣與應用，品種繁多的水性聚氨酯產品已成功應用于輕紡、印染、皮革、木材加工、建筑、造紙等行業(yè)。目前，國內外對水性聚氨酯的研究都向低成本、高性能和寬領域的方向在發(fā)展。所生產的陰離子水性聚氨酯大多數是羧酸型的。但是由于其呈弱酸性，親水能力較差，故難以制得高固含量、高性能的水性聚氨酯，與傳統的羧酸型

2、WPU相比，磺酸型WPU屬于強酸強堿性鹽，其親水能力較強，加入少量的磺酸鹽即能得到較好的親水效果，適合制備高固含量、高性能的水性聚氨酯。而且磺酸型WPU的制備無需中和，無揮發(fā)性胺的刺激性氣味。另外，含磺酸鹽基團的WPU還具有優(yōu)異的涂敷加工性、水分散性、干燥成膜性和乳液穩(wěn)定性。目前在水性聚氨酯領域已經成為研究的熱點。
　　 本文第一章以磺酸型水性聚氨酯分散液為主線，分別介紹了磺酸型水性聚氨酯分散液的技術和應用研究進展，另外還介紹了

3、氣干型水性聚氨酯的研究進展以及有機硅改性水性聚氨酯的研究進展，改性機理和發(fā)展趨勢。
　　 本文第二章介紹了一種軟段含磺酸基團的水性聚氨酯的制備方法，先采用間苯二甲酸二甲酯-5-磺酸鈉(SIPM)、新戊二醇(NPG)和己二酸(HA)縮聚制得分水溶性聚酯多元醇。然后將此聚酯多元醇與異佛二酮二異氰酸酯(IPDI)在無有機溶劑參與的情況下進行預縮聚，最后將預聚體用1，4-丁二醇(BDO)擴鏈三羥甲基丙烷(TMP)交聯分散于水中，即制得高

4、固含量為50％、高結品性、平均粒徑為24.83nm的水性聚氨酯穩(wěn)定分散體。用紅外光譜(IR)、核磁共振氫譜(1H-NMR)對聚酯多元醇及水性聚氨酯的結構進行了表征，結果與理論合成結構一致。凝膠滲透色譜儀(GPC)測得聚酯多元醇的數均分子量和重均分子量分別為980和1248、粒徑分析儀測得水性聚氨酯的平均粒徑為24.83nm，說明所合成的磺酸型水性聚氨酯是穩(wěn)定的乳液分散體。熱重分析(TG)以及寬角X射線衍射(XRD)的表征結果說明所制備的

5、磺酸型水性聚氨酯具有較高的耐熱性和結晶性。
　　 本文第三章介紹了一種氣干型水性聚氨酯的制備方法，也就是利用含活性亞甲基的亞油酸對磺酸型水性聚氨酯進行改性，將自制的水性聚酯多元醇，異佛爾酮二異氰酸酯在無有機溶劑參與的情況下進行預縮聚，然后將亞油酸與三羥甲基丙烷進行酯化反應，以獲得一種含干性油脂結構的多元醇混合物。將這個油脂多元醇混合物作為一種干性油脂結構的擴鏈劑在聚氨酯預聚體結構中引入交聯分散于水中，合成了一種氣干型的水性聚氨酯

6、分散液，通過紅外光譜(FT-IR)對產物結構進行了表征。采用電子萬用試驗機和熱失重分析儀對產物的性能進行測試，結果表明，所制備的氣干型聚氨酯膠膜具有良好的力學性能、熱穩(wěn)定性以及耐水性。該氣干型水性聚氨酯中加入催干劑后在能在空氣中常溫交聯，其干燥速率得到明顯提高。
　　 本文第四章介紹了一種有機硅改性磺酸型聚氨酯/丙烯酸酯復合乳液的制備方法，將自制的磺酸型聚酯多元醇、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)和三羥甲基丙烷(TMP)在無有機溶

7、劑參與的情況下進行預縮聚，以硅烷偶聯劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)作為改性劑，通過加入雙官能團單體甲基丙烯酸-β-羥乙酯(HEMA)，得到含乙烯基和有機硅封端的聚氨酯為種子乳液，然后與甲基丙烯酸甲酯丙(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)混合單體共聚合成了有機硅改性磺酸型聚氨酯/丙烯酸酯復合乳液。通過紅外光譜(IR)、透射電鏡(TEM)、熱重分析(TG)、X射線衍射分析(XRD)等方法對復合乳液及膠膜的性能進行分析和表征。結果表明，聚氨