探究聚酯型水性聚氨酯的合成与改性研究

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1、分类号：TQ316.6密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文聚酯型水性聚氨酯的合成与改性研究李艳辉申请学位级别：硕士学位专业名称：化学工艺指导教师姓名：葛圣松职称：教授山东科技大学二零零九年六月论文题目：聚酯型水性聚氨酯的合成与改性研究作者姓名：李艳辉入学时间：2006年9月专业名称：化学工艺研究方向：精细化工指导教师：葛圣松职称：教授邵谦论文提交日期：2009年5月论文答辩日期：2009年6月03日授予学位日期：AStudyoftheSynthesisandModificationofPolyest

2、erWaterbornePolyurethaneADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyLiYanhuiSupervisor:ProfessorGeShengsongCollegeofChemicalandEnvironmentalEngineeringJune2009声明本人呈交给山东科技大学

3、的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessrefe

4、rencedofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date山东科技大学硕士学位论文摘要摘要近年来，人们对于清洁生活方式的追求，降低涂料中有机组分排放的呼声，大大推动了水性聚氨酯等水性树脂的发展。水性聚氨酯除了无毒、不燃、无污染方面的优点外，还具有可以与溶剂型聚氨酯相媲美的物化性能，如较强的耐磨性、优良的附着力、较好的耐油、耐酸、碱性等，但是，水性聚氨酯也

5、有不足，比如，耐水性差、耐高温性能不佳；聚丙烯酸酯树脂具有机械强度高、耐老化、耐光不变黄、耐水性好等优点，但因其在自由基聚合时多种单体在分子链上的排列为无规律结构，而存在着耐有机溶剂性、耐磨性、耐化学品差，低温发脆等缺点；有机硅化合物由于含有硅元素而兼有有机化合物和无机化合物的特性，比如高温稳定，耐水、耐候性好的特点。总之，水性聚氨酯、聚丙烯酸酯树脂和有机硅化合物在物化性质上有一定的互补作用，使三者有机地结合起来，可使水性聚氨酯的性能得到明显的改善，这也是研究新型水性聚氨酯的重要途径。本研究采用在耐磨、耐氧化

6、、耐化学介质、抗撕裂等方面综合表现十分优异的聚ε-己内酯二元醇和2,4-甲苯二异氰酸酯为主原料，采用丙酮法合成了聚酯型水性聚氨酯乳液，并研究了合成原料的脱水处理、反应时间、反应温度、乳化温度等对聚氨酯乳液合成的影响，进而得到了合成水性聚氨酯的最佳工艺；探讨了-NCO/-OH的变化范围、二羟甲基丙酸的用量、中和度对聚氨酯乳液性能的影响。针对水性聚氨酯在耐水、耐热方面的不足，本研究还用甲基丙烯酸甲酯和有机硅合成了改性聚氨酯乳液，并研究了丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸甲酯的用量，引发剂的类型、用量，有机硅的类型、用量对改

7、性聚氨酯乳液的影响。聚酯型水性聚氨酯经过复合改性后，得到了吸水率为6.9%，铅笔硬度为2H，附着力达到2级的聚氨酯胶膜。使用红外光谱分析、热重分析、透射电镜和激光粒度仪等手段对制备的水性聚氨酯的有关性能进行了分析和表征。红外分析表明：本研究所合成的聚氨酯树脂中存在着明显的氢键行为，且改性之后，复合树脂中除聚氨酯外，还存在着聚丙烯酸酯与有机硅结构单元；热重分析表明：水性聚氨酯经过聚丙烯酸酯改性后，分解温度提高了8℃左右，硅丙树脂复合改性后，又提高了8℃左右；透射电镜与激光粒度仪测试表明：复合粒子的粒径明显大于改

8、性前水性聚氨酯的粒径，粒径分布从100～160nm增大到70～300nm，且胶粒为核壳结构，外观更为规整。关键词：水性聚氨酯，改性，耐热性，耐水性1山东科技大学硕士学位论文摘要AbstractInrecentyears,thepursuitforcleanerwayoflifeandthevoiceforloweremissionoftheorganiccomponentsinpaintgreatl