改性水性聚氨酯的合成與性能研究.pdf

1、水性聚氨酯(WPU)因其低VOC含量、節(jié)能的優(yōu)勢成為一種環(huán)境友好型材料，但分子中含親水基團(tuán)，樹脂本身存在耐水性差、耐熱性不高、硬度低等缺點，限制了它的使用。本文主要針對WPU的耐水性差、耐熱性不夠、機(jī)械強(qiáng)度不高等缺點，從分子設(shè)計角度改變WPU的分子鏈結(jié)構(gòu)從而提高水性聚氨酯的實用性。
　　以1，4-丁二醇(BDO)和雙酚A為組合擴(kuò)鏈劑，異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚酯多元醇(PBA)、親水?dāng)U鏈劑(DMPA)等為原料采用預(yù)聚體法制

2、備聚酯型WPU。研究了原料配方和工藝條件對乳液及涂膜性能的影響。結(jié)果表明:n(-NCO)/n(-OH)值為1.5，DMPA用量為5～7％，組合擴(kuò)鏈劑BDO和雙酚A總用量為5％，加入比例為3∶2，中和度在90～100％;初聚階段溫度為85℃，擴(kuò)鏈階段溫度為80℃，中和溫度為30～40℃，采用前中和、反相分散工藝時，制備的WPU乳液外觀好，貯存穩(wěn)定性高，涂膜耐水性佳。
　　利用雙酚A型環(huán)氧樹脂多官能團(tuán)與-NCO反應(yīng)交聯(lián)制備環(huán)氧改性水性

3、聚氨酯(EPU)。FT-IR跟蹤分析表明環(huán)氧樹脂順利接入聚氨酯結(jié)構(gòu)，環(huán)氧基開環(huán);并分析了環(huán)氧開環(huán)的機(jī)理?？疾飙h(huán)氧樹脂的環(huán)氧值和用量對EPU乳液及涂膜性能的影響。結(jié)果表明:環(huán)氧值選擇0.44，用量為8％時，EPU乳液粒徑較小，粘度適中，穩(wěn)定性好;涂膜拉伸強(qiáng)度可達(dá)42MPa，硬度達(dá)1H以上;涂膜吸水率由改性前的10.3％下降到4.4％，水接觸角變大;TG分析顯示涂膜失重5％時，溫度由241℃提高到267℃，耐熱性提高。
　　采用硅烷偶

4、聯(lián)劑(KH-550)為封端劑，利用氨基硅烷上面的-NH2與-NCO反應(yīng)將鍵能較大的Si-O鍵引入體系，制備有機(jī)硅封端改性水性聚氨酯(Si-WPU)?？疾霮H-550用量對乳液及涂膜性能的影響。結(jié)果表明:KH-550用量為4％時，乳液性能較好;涂膜耐水性顯著提高，吸水率降低到3.3％，水接觸角增大到89.46°; TG分析顯示涂膜失重5％時，溫度由241℃提高到279℃，兩個最大熱失重速率溫度均有所提高。
　　采用E-44開環(huán)、KH

5、-550為封端劑，制備有機(jī)硅、環(huán)氧復(fù)合改性水性聚氨酯(Si-EPU)。考察E-44和KH-550用量對乳液及涂膜性能的影響。實驗結(jié)果表明:當(dāng)E-44用量為7％，KH-550用量為3％時，乳液性能最好;水接觸角測試和涂膜TG分析表明Si-EPU的耐水性和耐熱性比未改性和單一改性的WPU都有很大提高，吸水率僅為2.3％，水接觸角達(dá)93.91°，受熱質(zhì)量損失5％時，溫度提高到287℃。對Si-EPU乳液和涂膜的綜合性能進(jìn)行測試，結(jié)果表明復(fù)合改