自乳化阴离子聚氨酯乳液的改性研究

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1、摘要水性聚氨酯在保留传统聚氨酯所具有的高强度、耐磨损等特性的基础上，以水为分散介质，不含或只含有少量有机溶剂，是一类环境友好的高分子材料。近年来，人们的环境保护意识越来越强，许多国家相继颁发了相关控制挥发性有机化合物(VOC)的法令。在这种背景下，水性聚氨酯得到了迅猛的发展，并在在涂料、胶粘剂和油墨等领域得到应用。目前大多数水性聚氨酯主要是由自乳化法制备，但是其中亲水基团的存在，使得胶膜的耐水性、耐溶剂性和光泽性等较差，严格限制了它的使用范围。对水性聚氨酯进行改性，成了该领域的研究热点。交联改性是提高水性聚氨酯耐水性和物理机械性能最有效的

2、改性方法之一。在前期制备聚氨酯乳液的基础上，本文系统考察了交联剂的加入方式、品种和用量对聚氨酯乳液稳定性及其胶膜物理机械性能的影响。研究发现采用合适的扩链工艺，通过改变交联剂的品种和用量可以制备出柔软的、具有很大断裂伸长率的线性分子结构的聚氨酯乳液；也可以制备出高硬度的、耐介质性能优越的具有交联结构的聚氨酯乳液。为了更有效的改善聚氨酯乳液的耐水性和力学性能，通过水性环氧树脂的引入，充分利用环氧树脂分子链上的环氧基和仲羟基参与反应，把环氧树脂的刚性和高附着力等特性融合到聚氨酯体系中，使之性能更加优异全面。主要研究了不同类型的水性环氧树脂，采

3、用不同的改性方法，在不同的用量下对聚氨酯乳液及其胶膜物理机械性能的影响。傅立叶红外光谱分析显示：采用共聚接枝法改性时，水性环氧树脂与聚氨酯之间发生了接枝反应；DSC分析显示：水性环氧树脂与聚氨酯链段之间具有良好的相容性；各项性能测试结果显示：采用水性环氧树脂对聚氨酯乳液进行改性取得了预期效果，所得产品的综合性能优良，达到或接近目前国际市场上同类产品的性能。聚氨酯乳液的成本较高，是限制它推广和使用的另一个主要原因。本研究中采用共混法，使用成本相对较低的聚丙烯酸酯乳液，为改善两者的相容性，在共混时添加了适量的交联剂，制各出聚丙烯酸酯乳液改性的

4、聚氨酯乳液。研究了聚丙烯酸酯乳液和聚氨酯乳液的不同配比对胶膜性能的影响。各项性能测试表明了这种共混乳液胶膜的硬度、力学性能和耐水性等都有明显改善，而且降低了成本，华南理工大学工学硕士学位论文具有一定的实用性。关键词：聚氨酯乳液；水性环氧树脂；交联；改性；聚丙烯酸酯乳液ABSTRACTWater-basedpolyurethanenotonlyreservespolyurethaneelastomer’Sfmeperformancessuchashighstrength，wearingresistanceandSOon，butalsohas

5、lessornoorganicsolvent．Sowater—basedpolyurethaneisakindofenvironmentalfriendlypolymermaterials．Recently，peoplebecomemoreandmorecareabouttheenvironment’Spollution,andmanycountrieshavemadethelawtorestrictthevolatileorganiccompounds(voc)．Thesegovemmentregulationscombinedwith

6、performanceadvantagesarethekeytothesuccessofwater-basedpolyurethane．Now,mostofthewater-basedpolyurethaneproductsareself-emulsifypolyurethaneemulsions，becauseofthehydrophilicgroup，theirperformancecannotbematchedtosolvent-basedpolyurethane，especiallythepoorwater-resistance，

7、sovent-resistanceandthemechanicalproperties．Themodificationofthewater-basedpolyurethaneistheresearchhotspotofresentyearsinthefield．ToenlargethecrosslinkingdensityofitCanimprovethemechanicalandsurfaceperformanceefficiently．Therelationshipofchainextendersanditscontentwithth

8、estoragestabilityandthemechanicalperformanceoffilmsisstudied．Theresearchprovesthatmanydifferentk