端氟烷基超支化聚氨酯成膜劑的合成及表征.pdf

1、針對(duì)水性聚氨酯耐水性差的缺陷，本文做了相關(guān)的改性研究，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，以異氟爾酮二異氰酸酯（IPDI）、聚己二酸丁二醇酯（CMA-1044）、1,4-丁二醇（BDO）和二羥甲基丙酸（DMPA）為原料采用丙酮法合成了-NCO封端的聚氨酯預(yù)聚體（PU）；然后加入端羥基超支化聚合物進(jìn)行改性，合成了超支化聚氨酯（HBPU）；再通過(guò)接枝反應(yīng)使全氟己基乙醇（S104）與HBPU反應(yīng)制得一種新型端氟烷基超支化聚氨酯（HBPUF），

2、最后經(jīng)中和、加水分散即制得HBPUF乳液。用傅里葉紅外光譜（FT-IR）、核磁共振波譜（NMR）、透射電鏡（TEM）、納米粒度儀、熱重分析儀（TGA）、差示掃描量熱儀（DSC）、X-射線(xiàn)衍射儀（XRD）、光電子能譜儀（XPS）、掃描電鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）以及靜態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x等分別對(duì)乳液主組分的結(jié)構(gòu)、乳膠粒形貌、粒徑大小及分布、膠膜熱性能、膜微觀結(jié)構(gòu)、膜表面化學(xué)組成、膜形貌以及膜疏水性進(jìn)行研究。FT-IR、1H NMR及1

3、3C NMR結(jié)果證實(shí)所制備的HBPUF具有預(yù)期的結(jié)構(gòu)。HBPUF乳液具有良好的穩(wěn)定性，聚合物膠粒呈規(guī)則圓球狀和核殼結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部相對(duì)明亮的區(qū)域有微弱明暗交替的衍射環(huán)，說(shuō)明HBPUF聚合物具有一定的結(jié)晶性。XPS分析表明，在成膜過(guò)程中氟碳鏈發(fā)生了明顯的表面遷移，使得HBPUF膜的疏水性提高；HBPUF膠膜的接觸角較PU膠膜提高了36.1°，吸水率較PU膠膜降低了125.2％。TGA分析表明，PU、HBPU以及HBPUF的熱穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。D

4、SC分析發(fā)現(xiàn)PU、HBPU和HBPUF均存在結(jié)晶熔融吸收峰，這表明這些聚合物中均存在一定程度上的結(jié)晶。XRD分析進(jìn)一步說(shuō)明了聚合物的結(jié)晶情況，與PU相比，由于超支化聚合物的引入，HBPU和HBPUF的結(jié)晶區(qū)出現(xiàn)了更小晶粒。SEM分析也驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)。AFM分析表明， PU膜存在微觀相分離現(xiàn)象；由于超支化聚合物的引入，其交聯(lián)作用導(dǎo)致鏈與鏈之間的卷曲或盤(pán)旋受阻，從而使HBPU膜微觀精細(xì)形貌較為平滑；HBPUF中端氟烷基的表面遷移作用使其微觀

5、相分離非常顯著，膜粗糙度大大增加。
　　其次，以異氟爾酮二異氰酸酯（IPDI）、聚己二酸丁二醇酯（CMA-1044）、1,4-丁二醇（BDO）和N-甲基二乙醇胺（MDEA）為原料采用丙酮法合成了-NCO封端的聚氨酯預(yù)聚體（CPU）；然后加入端羥基超支化聚合物進(jìn)行改性，合成了超支化聚氨酯（CHBPU）；再通過(guò)接枝反應(yīng)使全氟己基乙醇（S104）與CHBPU反應(yīng)制得一種新型端氟烷基超支化聚氨酯（CHBPUF），最后經(jīng)中和、加水分散即制得

6、CHBPUF乳液。用傅里葉紅外光譜（FT-IR）、核磁共振波譜（NMR）、透射電鏡（TEM）、納米粒度儀、熱重分析儀（TGA）、差示掃描量熱儀（DSC）、X-射線(xiàn)衍射儀（XRD）、光電子能譜儀（XPS）、掃描電鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）以及靜態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x等分別對(duì)乳液主組分的結(jié)構(gòu)、乳膠粒形貌、粒徑大小及分布、膠膜熱性能、膜微觀結(jié)構(gòu)、膜表面化學(xué)組成、膜形貌以及膜疏水性進(jìn)行研究。FT-IR、1H NMR以及13C NMR結(jié)果同樣表

7、明所制備的CHBPUF具有預(yù)期的結(jié)構(gòu)。CHBPUF乳液由于MDEA的乳化能力較弱，穩(wěn)定性不佳，外觀呈乳黃色。XPS分析表明，在成膜過(guò)程中氟碳鏈發(fā)生了明顯的表面遷移，使得CHBPUF膜的疏水性提高；CHBPUF膠膜的接觸角較CPU膠膜提高了18.5°，CHBPUF膠膜的吸水率較PU膠膜降低了91.67%。TGA分析表明，CPU、CHBPU以及CHBPUF的熱穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。DSC分析發(fā)現(xiàn)CPU、CHBPU和CHBPUF均存在結(jié)晶熔融吸收峰

8、，這表明這些聚合物中均存在一定程度上的結(jié)晶。XRD分析結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明了聚合物的結(jié)晶情況，與CPU相比，由于超支化聚合物的引入，CHBPU和CHBPUF的結(jié)晶區(qū)出現(xiàn)了更小晶粒。SEM分析也驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)。
　　AFM分析表明，CPU膜存在微觀相分離現(xiàn)象；由于超支化聚合物的引入，其交聯(lián)作用導(dǎo)致鏈與鏈之間的卷曲或盤(pán)旋受阻，從而使CHBPU膜微觀精細(xì)形貌較為平滑；CHBPUF中端氟烷基的表面遷移作用使其微觀相分離非常顯著，膜粗糙度大大增加