IPDI型水性聚氨酯的制备及阻燃改性.pdf

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1、PreparationandflameretardantmodificationofIPDlwaterbornepolyurethaneAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYHongleiZhangSupervisedbyProf．HenmeiNiandProf．LinZhuSchoolofChemistryandChemicalEngineeringSoutheastUniversityMay2012东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下

2、进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证二f5而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：瀣邀纽日期：趔兰!￡：!至东南大学学位论文使用授权声明．东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被夯阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式

3、刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：黼导师签日期：2型兰：f·，≯摘要论文名称：IPDI型水性聚氨酯的制备及阻燃改性学生姓名：张洪磊指导教师：倪恨美教授，竺林教授级工程师(校外导师)学校名称：东南大学本论文对聚氨酯乳液的制备方法、生产工艺及其应用情况进行了全面的综述。针对目前国内聚氨酯产业在绿色环保以及阻燃性能等方面所存在的问题，提出了以脂肪族异氰酸酯为原料制备聚氨酯水性乳液的方法，并在此基础上，探讨了磷氮协同阻燃原理在阻燃聚氨酯水性乳液制备上的应用可行性。另外，本论文还对玻璃纤维增强聚氨酯复合材料的

4、生产工艺进行了探索。本论文选用脂肪族异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯IsophoronediisocyanateIPDI)，己二酸丁二醇酯，2，2～双(羟甲基)丙酸(Dihydroxymethylmalonicacid简称DMPA)为主要原料，采用阴离子自乳化法，合成了聚酯型水性聚氨酯乳液。．调查了R值(NCO／OH的比值)对乳液稳定性、粒径，以及乳液成膜的机械强度等方面的影响，发现随着R值的增加，乳液的稳定性逐渐变差，粒径变大；但胶膜的拉伸强度增加，断裂伸长率减小；另外DMPA的含量对乳液性能也存在决定性影响，随着DMPA增加，乳液稳定性降低，粘度增大，胶膜的吸水率降低，拉伸强度增大，

5、断裂伸长率先增大后减小。本论文还探讨了成盐剂的量、加入方式、乳化温度与预聚温度等因素对乳液的稳定性及胶膜性能的影响。综合上述结果得出结论，制备水性聚氨酯乳液的最优化条件为R=I．8．2．0，亲水扩链剂含量5．5％．7．5％，中和度控制在100％．120％；预聚反应温度为70℃。在上述结论的基础上，本论文进一步对水性聚氨酯的阻燃化学改性进行了研究。利用氮磷协同阻燃的原理，将N，N．二羟乙基．亚磷酸甲胺二乙酯导入到聚氨酯分子链中制备阻燃性水性聚氨酯乳液。研究发现P含量对乳液稳定性、粒径、机械强度、热重性能、极限氧指数等性能均有影响。当P含量由0增加到6％时，乳液的稳定性逐渐变差；乳液成膜

6、后，膜的拉伸强度也随之减小，而断裂伸长率则呈现出先增加，至3％后又减小的现象。与其同时DSC及TG实验结果表明，T摘要随着P含量的增加，膜的热分解速率减慢，聚氨酯软、硬段的热分解温度均升高。与没有添加阻燃剂的软、硬段分解温度(200℃与310℃)相比，添加2％，3％，4％，5％的阻燃剂后，其软段分解温度变化不大，而硬段分解温度最大可增加到425℃；氧指数分别由26％增加到33％，34％和33％。这些结果一方面说明N，N．二羟乙基．磷酸甲胺二乙酯是非常高效的聚氨酯阻燃剂，另一方面在3％后继续提高P含量对氧指数的影响不大。综合上述结果，本论文得出结论，最优化的阻燃剂配比为P含量2-3％。

7、最后，本论文对水性聚氨酯乳液在玻璃纤维增强复合材料方面的应用进行了探索。探讨了涂覆浆料的配方和生产工艺，比较了本论文研制的水性聚氨酯乳液与企业常用的溶剂型油性聚氨酯的差异。结果表明，复合材料的机械强度和吸水率均随着水性聚氨酯乳液上浆量的增加而增加。由于水性聚氨酯乳液的高吸水率，复合材料的阻燃效果随着上浆量的增加而有所增加。当水性聚氨B日iB日扎歪／液的上浆量为130．1509／m2时，玻纤增强聚氨酯复合材料的机械强度达到3．1ld',,l／mm，并且在空气