超支化水性聚氨酯的合成、改性與表征.pdf

1、水性聚氨酯以水作為分散介質(zhì)，具有環(huán)保、無(wú)毒、無(wú)污染、安全防火、運(yùn)輸安全的優(yōu)點(diǎn)，但是其也具有一些不足，如固含量低、干燥速度慢、耐水和耐溶劑性差等的缺點(diǎn)，因此，為了提高水性聚氨酯的性能，在這種情況下，改性水性聚氨酯應(yīng)運(yùn)而生，這不僅使水性聚氨酯材料的性能得到了大幅度的提升，而且使其應(yīng)用面得到了擴(kuò)展。改性水性聚氨酯的方法有:交聯(lián)改性、丙烯酸酯改性、有機(jī)硅改性、納米改性和環(huán)氧樹(shù)脂改性等。超支化聚合物具有分子鏈之間的鏈纏結(jié)少、溶液黏度低和流動(dòng)性好以

2、及容易成膜等的優(yōu)點(diǎn)，超支化聚氨酯不僅具有上述優(yōu)點(diǎn)，還具有聚氨酯分子可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、膠膜拉伸強(qiáng)度高和耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。合成超支化聚氨酯的方法主要有三種:官能團(tuán)同單體法、官能團(tuán)異單體法和超支化聚合物擴(kuò)鏈法。超支化聚氨酯由于具有特殊的性能，在一些方面具有特殊的應(yīng)用，如在紫外光固化涂料、聚合物固體電解質(zhì)、相變儲(chǔ)能材料、形狀記憶材料和阻尼材料等方面有應(yīng)用。
　　本文第一章介紹了水性聚氨酯的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，為了規(guī)避其缺陷，有幾種改性方法是特別成功的，如

3、交聯(lián)改性、丙烯酸酯改性、有機(jī)硅改性、納米改性和環(huán)氧樹(shù)脂改性等;然后介紹了超支化聚合物以及支化度的定義，而后介紹了超支化聚氨酯的合成方法，即官能團(tuán)同單體法、官能團(tuán)異單體法和超支化聚合物擴(kuò)鏈法;最后歸納總結(jié)了超支化聚氨酯在一些方面的應(yīng)用。
　　本文第二章主要以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)和聚醚多元醇(N220)為原料，二羥甲基丙酸(DMPA)為親水性擴(kuò)鏈劑，1，4-丁二醇(BDO)小分子擴(kuò)鏈劑，合成出線性聚氨酯預(yù)聚體(LPU)，然后

4、加入自制的超支化聚氨酯(HBPU-0)，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，合成了超支化水性聚氨酯(HBPU)。采用紅外光譜和核磁譜圖表征了聚合物，同時(shí)研究了-NCO與-OH的摩爾比對(duì)聚合物乳液粒徑、機(jī)械穩(wěn)定性以及膠膜的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和吸水率的影響。結(jié)果表明:隨著-NCO與-OH摩爾比的增加，HBPU的乳液粒徑一直在增大，膠膜的拉伸強(qiáng)度升高，達(dá)到極限值后降低，而斷裂伸長(zhǎng)率不斷下降

5、，吸水率持續(xù)降低;加入HBPU-0后，HBPU膠膜的耐熱性較WPU提高;當(dāng)-NCO與-OH的摩爾比為8∶1時(shí)，HBPU的綜合性能最佳，此時(shí)其乳液粒徑為75nm，拉伸強(qiáng)度為9.45 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為432％，24 h吸水率為5.48％。
　　本文第三章主要以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)和聚醚二元醇(N220)為原料，二羥甲基丙酸(DMPA)為親水性擴(kuò)鏈劑，1，4-丁二醇(BDO)小分子擴(kuò)鏈劑，合成出線性聚氨酯預(yù)聚體(LPU)，

6、然后用甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)對(duì)LPU封端，加入HBPU-0，最后加入丙烯酸酯單體在水中乳化，添加乙二胺(EDA)在水中擴(kuò)鏈，合成了丙烯酸酯改性的超支化聚氨酯乳液(HBPUA)。改變丙烯酸酯的加入量，通過(guò)熱失重(TG)分析和拉伸數(shù)據(jù)表明，當(dāng)m(HBPU)∶(PA)=10∶6時(shí)，HBPUA的性能最佳，其熱分解溫度達(dá)到268℃，拉伸強(qiáng)度為8.32MPa。采用紅外光譜表征了其結(jié)構(gòu)，用磷鎢酸對(duì)HBPUA進(jìn)行染色，通過(guò)透射電鏡觀察到，HBPU

7、A為核殼結(jié)構(gòu)。
　　本文第四章以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚酯多元醇和羥丙基硅油為主要原料，二羥甲基丙酸(DMPA)為親水性擴(kuò)鏈劑，1，4-丁二醇(BDO)小分子擴(kuò)鏈劑，然后加入自制的超支化聚氨酯(HBPU-0)，使聚氨酯預(yù)聚體上的-NCO與HBPU-0上的端-OH的摩爾比為8∶1，最后添加乙二胺(EDA)在水中擴(kuò)鏈，合成了羥丙基硅油改性的超支化水性聚氨酯(HBPUS)。采用紅外光譜表征了聚合物，同時(shí)探討了加入羥丙基硅油后對(duì)