非極性鏈段改性水基聚氨酯分散體的合成及其膜性能研究.pdf

1、水基聚氨酯以水取代傳統(tǒng)溶劑作為分散介質(zhì)，使用時具有不燃、氣味小、無毒、無污染、節(jié)能、價廉、操作方便等優(yōu)點，而且在性能上仍具有一般溶劑型聚氨酯所具有的高光澤、高耐磨性、高彈性、高粘結(jié)性、耐水、耐候、耐化學(xué)藥品和對各種基材的良好附著性能，從而在很大的程度上取代了溶劑型聚氨酯，是一種極具潛力的“綠色材料”。水基聚氨酯代替溶劑型的聚氨酯將是聚氨酯工業(yè)發(fā)展的最終方向。 采用內(nèi)乳化工藝合成的水基聚氨酯分散體，具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和杰出的成膜性能

2、，但內(nèi)乳化工藝在聚氨酯分子結(jié)構(gòu)中引入了親水基團(tuán)，分散體成膜后其親水基團(tuán)保留在膜材料中，使得水基聚氨酯膜材料在水的侵蝕下，可能出現(xiàn)溶脹而失去材料的機(jī)械性能；作為涂層材料使用時，耐濕擦性能不足，涂層長期在水的作用下發(fā)白、起泡、剝離。因此，提高水基聚氨酯材料的耐水性，一直是水基聚氨酯研究的核心。本課題在廣泛總結(jié)文獻(xiàn)已經(jīng)報道的各種方法改性水基聚氨酯的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出以非極性鏈段來改性水基聚氨酯，提高材料的耐水性。具體改性工作分為兩部分進(jìn)行：

3、 其一，飽和脂肪烴基改性水基聚氨酯分散體。在合成聚氨酯預(yù)聚體時，添加含有17個碳原子的長鏈脂肪烴的硬脂酸單甘油酯，在聚氨酯大分子側(cè)鏈上引入強(qiáng)疏水性基團(tuán)脂肪烴基。飽和脂肪烴基改性后的水基聚氨酯膜材料中，脂肪烴基在其表面形成了富集，將羧基和氨基甲酸酯基團(tuán)排斥出膜材料表面，隨著體系中非極性鏈段脂肪烴基含量的增加，聚氨酯膜材料的吸水率逐漸降低。制得的改性聚氨酯分散體具有較好的柔軟性、相對優(yōu)異的機(jī)械性能、杰出的耐水性。 其二，不飽

4、和脂肪烴長鏈改性水基聚氨酯分散體。通過合成預(yù)聚體時添加聚丁二烯二醇，在聚氨酯大分子主鏈上引入含有碳碳雙鍵的強(qiáng)疏水性非極性鏈段。研究結(jié)果證實：1.動態(tài)納米粒度分析儀測定，在相同親水基團(tuán)含量時，隨著非極性鏈段含量的增加，改性后水基聚氨酯分散體平均粒徑增大、粒徑分布變寬，分散體穩(wěn)定性變差。2.采用Cs+對水基聚氨酯羧基染色，通過透射電鏡觀察乳膠粒子結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)膠粒呈現(xiàn)核殼結(jié)構(gòu)，膠粒內(nèi)部存在微相分離。3.通過對于改性后的膜材料性能研究，發(fā)現(xiàn)改性后

5、的膜材料耐水、耐溶劑性能、拉伸強(qiáng)度和100％定向伸應(yīng)力，隨著引入不飽和非極性鏈段的增加而提高，材料的斷裂伸長率降低，改性后的材料在耐熱性能上亦得到提高。4.通過表面紅外光(ATR)和透射紅外(IR)對比研究發(fā)現(xiàn)，非極性鏈段在水基聚氨酯膜材料表面形成了富集，且材料表面碳碳雙鍵可以發(fā)生一定程度的交聯(lián)。5.采用Cs+對水基聚氨酯羧基染色，通過透射電鏡觀察膜材料超薄切片，發(fā)現(xiàn)非極性鏈段在膜材料中形成微區(qū)分立在聚氨酯連續(xù)相中。 總之，通過