高性能水性聚氨酯基乳胶的研究

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1、摘要水性聚氨酯是以水为分散介质的二元胶体体系。本论文采用自乳化法以有机硅、聚酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)等为原料制备了一系列有机硅改性水性聚氨酯乳胶，研究了有机硅含量、DMPA含量以及乳化温度对乳胶粒径、粘度、流变性、吸水率和力学性能的影响。结果表明：随着有机硅含量的增加，乳胶粒径增大，粘度减小，水接触角增大，吸水率先下降后上升，乳胶涂膜的拉伸强度先上升后下降，断裂伸长率逐渐降低，铅笔硬度增大，流体表现为非牛顿流体特性；随着DMPA含量的增加，乳胶粒径减小，粘度增大，吸水率上升，水接触角下降，乳胶涂膜的拉伸强度逐渐上升，断裂

2、伸长率逐渐下降，铅笔硬度略有上升；乳化温度越高，粘度越小，吸水率越大，水接触角越低，乳胶涂膜的拉伸强度降低，断裂伸长率上升，附着力略有下降Io同时，本论文还制各了一系列有机硅改性水性聚氨酯—水性聚氨酯复合乳胶，通过傅立叶红外衰减全反射变换光谱(FT瓜．ATR)和原子力显微镜(AFM)对有机硅在复合乳胶涂膜表面富集进行了研究。由FTIR-ATR分析可知，当有机硅含量为2．14wt％时，复合乳胶涂膜的空气面有机硅含量是基材(玻璃)面的11．59倍，表明有机硅链段向涂膜表面迁移富集；AFM测试表明有机硅改性水性聚氨酯的加入可以显著改变WPU乳胶涂膜的表面结构。有机硅含

3、量越多，复合乳胶涂膜空气面接触角越大，吸水率越小，铅笔硬度越大，表面自由能下降越明显；DMPA含量越少，复合体系涂膜的吸水率越小，接触角越大，表面自由能下降越多，铅笔硬度越小；乳化温度越低，接触角越大，表面自由能越小，吸水率越小。本论文的另一方面工作采用分步法合成了一系列水性聚氨酯／聚(丙烯酸正丁酯一苯乙烯)乳胶互穿聚合物网络CWPU／P(ra3A-St)LIPNs)，重点讨论了两网络间组分配比、苯乙烯含量以及DMPA含量对体系性能的影响。结果表明：乳胶体系随着P(nBA．sO含量的增加，乳胶粒径增大，粘度降低，流体近似为牛顿流体，涂膜的吸水率先降低后增大，涂膜

4、拉伸强度降低，断裂伸长率提高，附着力降低，铅笔硬度增大；随着苯乙烯含量的增加，乳胶粒径增大，粘度降低，涂膜吸水率降低，拉伸强度增大而断裂伸长率降低，铅笔硬度提高；随着DMPA含量的增加乳胶粒径减小，粘度增大，乳胶涂膜的吸水率逐渐增加，拉伸强度增大，断裂伸长率降低，铅笔硬度增大。关键词：水性聚氨酯；有机硅；改性；表面富集；丙烯酸正丁酯；苯乙烯；乳胶互穿聚合物网络．～．ABSTRACTWaterbornepolyurethaneisabinarycolloidsystem诵mwaterasitsdispersemedium．Inthisthesis，aserieso

5、forganosilicon-modifiedwaterbornepolyurethaneweresynthesizedwithorganosilicon,polyetherdiol，isophoronediisoeyanate(IPDI)anddimethylolpropionicacid(DMPA)inself-emulsifyingprocess．Effectsoftheadditionmethods，thecontentoforganosiliconandDMPAaswellasemulsifyingtemperaturewerestudiedonpar

6、ticlesize，viscosity，theology，waterabsorptionandmechanicalproperties．Witllanincreaseofcontentoforganosilicon,theparticlesize，contactangleofwaterandpencilhardnessincreased；theviscosityandelongationatbreakdecreased；thewaterabsorptiondecreasedatfirstandthenincreasedwhilethetensilestrengt

7、hWasoppositeexactly；thetestofrheologyindicatedthatthelatexwasanon-newtonianfluid．WithincreasingDMPAamount,theparticlesize，thecontactangleofwaterandelongationatbreakdecreasedwhiletheviscosi-晦,waterabsorption，tensilestrengthandpencilhardnessincreased．Thewaterabsorptionandelongationatbr

8、eakincreased