室溫自交聯(lián)水性聚氨酯乳液的制備及性能研究.pdf

1、水性聚氨酯以水為分散介質(zhì)，不僅具有傳統(tǒng)聚氨酯油墨、涂料的優(yōu)點，而且更加安全，成本低廉，含有少量甚至不含易揮發(fā)有機物，已經(jīng)成為未來發(fā)展的趨勢。自乳化法是合成水性聚氨酯乳液最常用的方法，但其合成的樹脂成膜后會殘留親水基團，使成膜后涂層的耐水性變差，這大大限制了聚氨酯的應(yīng)用。交聯(lián)改性是提高水性聚氨酯耐水性的主要手段，但是所采用交聯(lián)劑大多存在有揮發(fā)性有毒物質(zhì)，需要較長時間加熱烘烤或者降低乳液穩(wěn)定性等缺陷，所以安全高效的交聯(lián)體系仍然是目前研究的熱

2、點。本文以異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI)，聚碳酸酯二元醇(PC)，二羥甲基丁酸(DMBA)等為原料制備水性聚氨酯，分別使用酮肼交聯(lián)體系以及改性HDI三聚體交聯(lián)體系對聚氨酯進行改性，研究水性聚氨酯的合成工藝以及交聯(lián)體系對聚氨酯性能的影響。主要工作如下:
　　1、使用乙二胺(EDA)與雙丙酮丙烯酰胺(DAAM)，通過Micheal加成方法合成了一種含有羰基的多元胺擴鏈劑EDDP，使用紅外、質(zhì)譜、薄層色譜等方法對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進行了分析表征

3、。使用EDDP作為擴鏈劑，通過后擴鏈的方法，將羰基引入到聚氨酯分子鏈上，制備出能在乳液成膜過程中發(fā)生酮肼反應(yīng)的室溫自交聯(lián)型聚氨酯乳液，優(yōu)化得到了制備聚氨酯乳液的原料配方:軟段單體比例為PC-1000∶PC-2000=1∶4，多元胺擴鏈劑用量為6％(wt)，親水擴鏈劑用量為3％(wt)。研究表明，EDDP的使用，對乳液的粒徑、Z-電位、穩(wěn)定性沒有明顯的影響，但是極大地提高了乳液成膜后的交聯(lián)密度，其最大交聯(lián)度接近90％，因此顯著地改善了涂膜

4、的耐水性和力學性能，使其吸水增重率從84％下降到10.3％，斷裂伸長率超過1000％，拉伸強度超過30MPa。
　　2、使用二乙烯三胺(DETA)與雙丙酮丙烯酰胺(DAAM)反應(yīng)合成出一種三官能度擴鏈劑DEDP，將其作為功能性擴鏈劑制備水性聚氨酯乳液，并同時將酮羰基交聯(lián)基團引入到的聚氨酯分子中。對比研究了EDDP和DEDP兩種不同擴鏈劑對聚氨酯性能的影響，發(fā)現(xiàn)使用DEDP制備的乳液，除了能產(chǎn)生酮肼外交聯(lián)之外，還能夠在聚氨酯分子內(nèi)產(chǎn)

5、生一定的交聯(lián)，因此可以進一步將聚氨酯乳膠膜的吸水增重率降低到9.8％。
　　3、進一步將聚碳化二亞胺交聯(lián)單體應(yīng)用于DEDP的聚氨酯乳液中，制備了一種具有酮肼和聚碳化二亞胺雙重交聯(lián)體系的聚氨酯乳液。發(fā)現(xiàn)聚碳化二亞胺對提高乳液對PP與PVC基材的附著性與耐濕摩擦性，以及乳膠膜的耐水性有一定的作用，但是需要用量較大。
　　4、采用直接使用巰基硅氧烷對HDI三聚體進行改性（直接改性法），以及先對HDI單體進行改性，然后再使用改性的單

6、體與HDI三聚的方法（先改性后三聚法），制備巰丙基硅氧烷改性HDI三聚體，將這種改性HDI三聚體用于聚氨酯的合成，研究了改性HDI三聚體對聚氨酯乳液的影響。結(jié)果表明，改性HDI三聚體能使聚氨酯分子中產(chǎn)生一定程度的內(nèi)交聯(lián)，同時引入的硅氧烷能夠在乳液成膜過程中發(fā)生水解交聯(lián)作用，因此能夠有效改善聚氨酯的性能。當使用nHS∶nNCO=1∶5制備得到的改性三聚體，且用量為異氰酸值n三聚體∶nIPDI約為1∶11時，所制備的乳液室溫下貯存穩(wěn)定期在6