環(huán)氧樹脂開環(huán)復(fù)合改性水性聚氨酯及其性能研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂改性水性聚氨酯后預(yù)聚體分子鏈中還存在部分環(huán)氧環(huán)基團(tuán)，而環(huán)氧環(huán)的活性比較高，很容易被一些活性起始劑開環(huán)，如胺類化合物。在水性聚氨酯后擴(kuò)鏈過程中，往往需要用三乙胺來中和和乙二胺做擴(kuò)鏈劑，而這類物質(zhì)都會(huì)存在或多或少的與環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)，消耗了配方設(shè)計(jì)中的數(shù)值。另外一些特殊單官能團(tuán)化合物利用環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧環(huán)接到環(huán)氧樹脂分子鏈上，再通過環(huán)氧樹脂的多羥基接到水性聚氨酯分子鏈上，形成另一種“雙改性”水性聚氨酯。本論文選擇了酸類化合物、硅類化合物

2、及胺類化合物分別作為環(huán)氧樹脂開環(huán)的起始劑，然后引入聚氨酯分子鏈上，制備“雙改性”水性聚氨酯材料。
　　 1.乳酸/環(huán)氧樹脂開環(huán)雙改性水性聚氨酯的制備與表征
　　 本章節(jié)選擇低分子量乳酸作為環(huán)氧樹脂的起始劑參與開環(huán)反應(yīng)，通過紅外譜圖和核磁譜圖（氫譜）表征開環(huán)反應(yīng)程度；何種酸類物質(zhì)能夠參與開環(huán)反應(yīng)和環(huán)氧加入方式能制得穩(wěn)定的水性聚氨酯乳液進(jìn)行了比較；并對材料進(jìn)行了拉伸、吸水率及MCC方面的測試，與未改性前進(jìn)行比較，同時(shí)還討論了

3、Lepoxy加入量對水性聚氨酯材料性能的影響，結(jié)果表明：
　　 （1）通過紅外譜圖和核磁（氫譜）譜圖表明，在110℃-120℃下反應(yīng)8h后，乳酸參與了開環(huán)反應(yīng)，且過量的乳酸能夠完全打開環(huán)氧環(huán)；而分子鏈長的弱酸類硬脂酸很難合成穩(wěn)定的乳液。
　　 （2）從拉伸、吸水率曲線圖表明, Lepoxy對水性聚氨酯膠膜具有補(bǔ)強(qiáng)的作用，且隨著加入量的增大，強(qiáng)度變大；聚氨酯分子鏈引入交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了膠膜的耐水性。
　　 （3）

4、MCC曲線可以看出，改性后的水性聚氨酯材料的熱解行為發(fā)生了較大的改變，其耐熱氧化降解有所提高。
　　 2.KH550/環(huán)氧樹脂開環(huán)雙改性水性聚氨酯的制備與表征
　　 本章節(jié)選擇含硅類化合物KH550作為環(huán)氧樹脂的起始劑參與開環(huán)反應(yīng)，然后引入聚氨酯主鏈上，得到雙改性的水性聚氨酯材料。研究了KH550參與開環(huán)反應(yīng)所需的條件，并對改性的水性聚氨酯材料進(jìn)行了拉伸、吸水率、接觸角、動(dòng)態(tài)紅外、DSC、TG、MCC等面的測試，與材料改

5、性前進(jìn)行比較，同時(shí)還討論了不同摩爾開環(huán)比和Kepoxy加入量對水性聚氨酯材料性能的影響。結(jié)果表明：
　　 （1）KH550參與開環(huán)反應(yīng)條件比較簡單，KH550結(jié)構(gòu)中伯胺活性較高，在20-25℃就能參與開環(huán)反應(yīng)
　　 （2）乳液穩(wěn)定性測試表明：環(huán)氧樹脂引入聚氨酯結(jié)構(gòu)后，膠體的粒徑增大，穩(wěn)定性下降，需提高親水物質(zhì)DMPA的加入量；
　　 （3）拉伸實(shí)驗(yàn)測試：在加入為6％合成最穩(wěn)定的乳液前提下，隨著開環(huán)比的增大，膠膜的

6、拉伸強(qiáng)度逐漸變小，斷裂伸長率變化較??；相同開環(huán)比0.8:1前提下，隨著Kepoxy加入量增大，拉伸強(qiáng)度先增大后減小，而斷裂伸長率則逐漸減?。?br>　　 （4）吸水率和接觸角測試表明：改性后的水性聚氨酯耐水性較好；
　　 （5）通過動(dòng)態(tài)紅外和DSC測試表明：膠膜分子結(jié)構(gòu)中氫鍵隨溫度的升高逐漸漂移；環(huán)氧樹脂和NCO在聚合過程中形成了較為密集的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，軟硬段形成比較均一的相；
　　 （6）通過TG、MCC測試表明：改性后

7、的水性聚氨酯較未改性材料熱解性能提高了。
　　 3.IPDA/環(huán)氧樹脂開環(huán)雙改性水性聚氨酯的制備與表征
　　 本章節(jié)選擇IPDA作為環(huán)氧樹脂的起始劑參與開環(huán)反應(yīng)，然后引入聚氨酯主鏈上，得到雙改性的水性聚氨酯材料。研究了IPDA參與開環(huán)反應(yīng)所需的條件，并對改性的水性聚氨酯材料進(jìn)行了粒徑、拉伸、吸水率、TG、MCC等面的測試，與材料改性前進(jìn)行比較。結(jié)果表明：
　　 （1）開環(huán)后的環(huán)氧樹脂加入量增大，膠體的粒徑漸變粗，