水性超支化聚氨脂的制備及性能研究.pdf

1、日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題催生對新型節(jié)能環(huán)保材料的需求，生產(chǎn)節(jié)能、無害、安全系數(shù)高、易處理降解的材料成為當(dāng)前熱點。水性材料因使用水代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機物做溶劑，具有成本低廉，環(huán)境友好，不易燃燒等特點，受到市場的親睞。水性聚氨酯結(jié)構(gòu)具有良好的拉伸性能、撓抓性能、黏度控制、毒性低等優(yōu)勢，在高分子、新型功能材料領(lǐng)域被廣泛研究和應(yīng)用。傳統(tǒng)的線性聚氨酯因缺少支鏈結(jié)構(gòu)及交聯(lián)度低，耐水性、耐熱性、機械性能等方面劣于有機溶劑型聚氨酯。提高交聯(lián)度是解決這一缺陷的有效途徑

2、，通過引入超支化結(jié)構(gòu)，結(jié)合超支化三維球狀結(jié)構(gòu)黏度低、末端多官能團容易接枝改性（易于提高交聯(lián)度）、溶解性好等優(yōu)勢，可大大提升水性聚氨酯的性能。
　　本文以超支化聚酯為核，通過核接枝法，合成了多種結(jié)構(gòu)類似但基團比例不同的非離子水溶性超支化聚氨酯結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步探討影響其性質(zhì)的結(jié)構(gòu)因素并研究了其作為涂層用樹脂的性能特征和原料配比。為超支化聚氨酯的固化成型應(yīng)用以及新功能的開發(fā)提供技術(shù)支持。
　　本論文的主要過程如下:
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3、超支化聚酯(HBPs)為核，通過異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)中的一個異氰酸根(-NCO)與HBPs末端羥基反應(yīng)形成超支化聚氨酯結(jié)構(gòu)，另一份-NCO接枝水性鏈段基團聚乙二醇單甲醚1000（MPEG-1000）及不飽和雙鍵基團甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)。非離子親水鏈段MPEG的引入使分子具有了水溶性，而雙鍵則使其可實現(xiàn)自交聯(lián)或與其他不飽和基團反應(yīng)形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，合成的水性超支化聚氨酯(WHBPU)可作為水性聚合原料或是減水添加劑使用。

4、使用（紅外表征）FT-IR、（核磁分析）1H-NMR和（凝膠色譜）GPC對產(chǎn)物WHBPU的合成過程，結(jié)構(gòu)特征，分子量大小進(jìn)行了表征分析。
　?、趯Ξa(chǎn)物的基礎(chǔ)性質(zhì)進(jìn)行了研究測試，評價引入鏈段性質(zhì)對最終結(jié)構(gòu)的影響。通過紫外可見光譜分析(UV-vis)、激光粒度分析儀測試WHBPU的水溶性及分散體粒徑;WHBPU的流變行為、結(jié)晶性由旋轉(zhuǎn)流變儀、XRD等表征測得，顯示分子間作用力對鏈段結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)而造成表觀性質(zhì)的差異;熱力學(xué)測試中示差掃描

5、量熱DSC和熱重分析TG顯示聚合物隨著溫度的升高，在形態(tài)、分子結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化，為評價其相結(jié)構(gòu)以及耐熱性提供依據(jù)。
　　③UV-vis分析表明WHBPU水溶液在220 nm處有最大吸光度，說明其末端不飽和基團可吸收紫外光固化成型。在4％ Wt光引發(fā)劑Api-180作用下，利用紫外光將四種WHBPU固化為薄膜涂層，對其乳液穩(wěn)定性、涂層硬度、平整性、吸水率、凝膠率、固化過程等研究，總結(jié)涂層性能與分子結(jié)構(gòu)以及鏈段比例間的關(guān)系。
　　

6、④最后根據(jù)WHBPU結(jié)構(gòu)具有倆親性的特性，設(shè)計包覆染料亞甲基藍(lán)小分子遷移到其不良溶劑氯仿相實驗，利用UV-vis分析表征遷移亞甲基藍(lán)水相中最大吸收峰的吸光度變化，算出遷移的小分子量，驗證WHBPU的包覆遷移能力。
　　通過以上的實驗設(shè)計、結(jié)構(gòu)表征、性質(zhì)分析得出:
　　WHBPU合成過程由IPDI中-NCO與HBPs的末端-OH反應(yīng)形成超支化聚氨酯結(jié)構(gòu)，測試分子量趨勢與設(shè)計相符但較理論值低，分子量分布良好。
　　WHBP

7、U有良好的水溶性，溶解性隨著親水基團增加而增加，在水中形成不同的形態(tài)，造成粒徑先增大后減小變化;結(jié)晶性與接枝的MPEG一致，為球晶結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)剪切使晶體結(jié)構(gòu)和分子間作用被破壞，造成黏度急劇下降，表現(xiàn)出非牛頓流體的特征;溫度升高，聚合物熔融，硬軟段的受熱分解分別發(fā)生在310℃和370℃，呈倆段分解模式，耐熱性能較優(yōu)。
　　WHBPU作水性涂料樹脂，乳液穩(wěn)定性隨著親水基團含量增加而增強，漆膜綜合性能與雙鍵密度、交聯(lián)度成正比;綜合評價，W