氟化超支化水性聚氨酯的合成與性能研究.pdf

1、聚氨酯中的軟硬段比例可以調(diào)控，既可以制造很硬的產(chǎn)品，又可以制備很軟、彈性很好的產(chǎn)品，而且聚氨酯具有良好的生物相容性，這使得聚氨酯在涂料、泡沫材料、粘合劑、工程部件、彈性體和生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。水性聚氨酯以水為分散介質(zhì)具有無(wú)污染、無(wú)毒、容易運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和國(guó)家法律法規(guī)的限制，使得水性聚氨酯有逐步取代溶劑型聚氨酯的趨勢(shì)。水性聚氨酯因?yàn)榫哂辛己玫男阅芤褟V泛應(yīng)用于涂料、膠黏劑等行業(yè)，水性聚氨酯在合成過(guò)程中

2、需要在分子鏈中引入親水基團(tuán)，從而提高聚氨酯水分散性，同時(shí)這又降低了水性聚氨酯的耐水性。為了彌補(bǔ)這些的不足，可以入了疏水性強(qiáng)的基團(tuán)，尤其是氟碳鏈段來(lái)增加其耐水性。超支化聚合物具有大量的端基，可以對(duì)其做多方面改性，制備出優(yōu)良的超支化聚合物產(chǎn)品，超支化聚氨酯不僅具備一般超支化聚合物的優(yōu)點(diǎn)，如低粘度、低熔點(diǎn)、易溶解、多端基官能團(tuán)、分子鏈無(wú)纏結(jié)等優(yōu)點(diǎn)，還具有聚氨酯的良好的耐磨性、熱穩(wěn)定性、柔韌性和耐溶劑性等特點(diǎn)。
　　本文第一章首先介紹了合

3、成超支化聚氨酯的三種主要方法:單單體合成法、雙單體合成法和超支化聚合物擴(kuò)鏈法;然后介紹了超支化聚氨酯的主要表征方法，即超支化聚合物的支化度，介紹了支化度的定義與測(cè)試方法;超支化聚氨酯具有特殊的性能使其在一些方面具有特殊的應(yīng)用，如在超支化聚合物涂料、阻尼材料、聚合物固體電解質(zhì)和形狀記憶材料等方面有應(yīng)用。最后介紹了丙烯酸酯和有機(jī)氟對(duì)水性聚氨酯的改性研究。
　　本文第二章以IPDI、DMPA和二乙醇胺(DEOA)為原料，合成出了超支化聚

4、氨酯核HBPU-0;以IPDI、聚醚多元醇(N220)、DMPA及甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)等原料合成帶有雙鍵的線性聚氨酯，然后把線性聚氨酯接枝到HBPU-0上，-COOH經(jīng)過(guò)三乙胺(TEA)中和成鹽后，分散在水中，最后添加擴(kuò)鏈劑乙二胺(EDA)在水中進(jìn)行擴(kuò)鏈，再與甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)反應(yīng)，制備了由有機(jī)氟改性的超支化聚氨酯。通過(guò)紅外光譜和核磁共振對(duì)聚合物進(jìn)行表征，并研究了加入HEMA對(duì)乳液粒徑、乳液的機(jī)械穩(wěn)定性以及膠膜的力學(xué)

5、性能、水接觸角、吸水率和熱性能的影響。測(cè)試結(jié)果表明:隨著有機(jī)氟含量的增加，乳液水接觸角和粒徑增大，膠膜的拉伸強(qiáng)度升高，斷裂伸長(zhǎng)率下降，吸水率下降。加入有機(jī)氟后，膠膜耐熱性有所提高，當(dāng)有機(jī)氟含量為10％時(shí)，綜合性能最佳，此時(shí)乳液粒徑為145nm，膠膜的水接觸角為93.4°，拉伸強(qiáng)度為11.7MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為360％，48h吸水率為6.12％。
　　本文第三章首先以甲苯二異氰酸酯(TDI)、N220、DMPA、HEMA為主要原料，

6、合成了含雙鍵的線性聚氨酯預(yù)聚體，然后加入自制的超支化聚氨酯核HBPU-0當(dāng)交聯(lián)劑，經(jīng)過(guò)中和、擴(kuò)鏈和乳化等步驟后，再與有機(jī)氟單體、丙烯酸酯單體進(jìn)行自由基聚合，合成了含有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的有機(jī)氟/丙烯酸酯改性超支化水性聚氨酯FHBPUA。紅外測(cè)試表明有機(jī)氟已經(jīng)被接入到聚氨酯中。加入有機(jī)氟后，F(xiàn)HBPUA的耐熱性、疏水性都有所提高。通過(guò)一系列測(cè)試表明，隨著有機(jī)氟含量的增加，乳液粒徑和拉伸強(qiáng)度逐漸增大，斷裂伸長(zhǎng)率和吸水率下降。當(dāng)有機(jī)氟含量為10％時(shí)，F(xiàn)

7、HBPUA的綜合性能較好，此時(shí)其乳液粒徑為120nm，拉伸強(qiáng)度為13.1MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為403.2％，24h吸水率為5.89％。
　　本文第四章首先合成了具有長(zhǎng)支鏈結(jié)構(gòu)的含氟二元醇DEFA，用DEFA部分代替小分子擴(kuò)鏈劑合成線型聚氨酯預(yù)聚體，然后加入自制的超支化聚氨酯核HBPU-0當(dāng)交聯(lián)劑，最后用乙二胺擴(kuò)鏈，合成了含氟二元醇改性超支化水性聚氨酯(FHBPU)乳液。紅外測(cè)試表明DEFA已經(jīng)被接入到超支化聚氨酯中。加入DEFA后，