论文题目: 有机硅改性水性聚氨酯的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 朱晓丽
导师: 冯圣玉
关键词: 水性聚氨酯,双羟烃基封端的聚硅氧烷,交联剂,反应型水性聚氨酯,共聚改性
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 聚氨酯具有机械强度大、粘接强度大、柔韧性好、易加工等优点,随着环保法规和环保意识的加强,水性聚氨酯（WPU）的开发和应用成为研究的热点。但由于WPU在分子链中引入了亲水离子基团,使其所成膜的耐水性较差。虽然可通过内交联或加外交联剂的方法加以改进,但受到了乳化技术的限制。聚硅氧烷具有低温柔顺性好、热稳定性高、耐候性和耐水性好等优异性能,将聚硅氧烷用到WPU的改性中可得到性能优异的材料。很多研究者采用羟基硅油改性WPU,由于形成的是Si-O-C键,耐水解性差。而用羟烃基封端聚硅氧烷则得到的是Si-C-O键,耐水解性提高。另外,对于单组分WPU,为克服乳化技术的限制,可采用一种后交联的方法,即制备出乳液后,在成膜阶段让其再交联。鉴于此,本文对双羟烃基封端聚硅氧烷改性水性聚氨酯进行了研究,用丙酮法制备羧酸型的阴离子水性聚氨酯,并合成了一种水性聚氨酯用新型交联剂,应用于聚氨酯成膜时交联,取得了期望的效果。 用丙烯醇、四甲基二硅氧烷和八甲基环四硅氧烷（D4）为主要原料制备了一系列分子量在4000以下的双羟丙基封端的聚硅氧烷（PDS）;以烯丙基缩水甘油醚、四甲基二硅氧烷和D4为主要原料制备了一系列分子量在4000以下的双（3-（1-甲氧基-2-羟基丙氧基）丙基）封端的聚硅氧烷（PMTS）。首次用红外光谱（IR）和核磁共振谱（NMR）详细表征了PDS和PMTS合成过程中各步产物的结构。实验结果表明,制备PDS时,先合成出双（3-三甲硅氧基丙基）四甲基二硅氧烷,然后以其作封端剂与D4平衡反应后,再脱去三甲硅基是制备PDS的较好的方法。制备PMTS过程中,首次用1HNMR估算出1,3-双（缩水甘油基丙基）四甲基二硅氧烷醇解产物中仲羟基与伯羟基异构体的比为78.4:21.6。首次用端基分析法、1HNMR法和凝胶渗透色谱法（GPC）分别测定了各种PDS和PMTS的分子量,结果表明用端基分析法和1HNMR法得到的结果与理论值接近,而用GPC法测得的结果偏大,这是由于在PDS或PMTS的四氢呋喃溶液中,分子链间易形成氢键,使分子链的流体力学体积增大之故。 首次以甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚醚二元醇（PPG）、二羟甲基丙酸、乙二醇、PDS和三乙胺为主要原料,用丙酮法制备了阴离子型有机硅改性水性聚氨酯（PSU）。采用了两种加料方法:一是同时加料法,即PPG与PDS同时加入反应
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 水性聚氨酯(WPU)简介
1.1.1 WPU的性能特点
1.1.2 WPU的分类
1.1.3 WPU的制备
1.1.4 WPU的应用
1.2 WPU的交联
1.2.1 内交联
1.2.2 外交联
1.3 有机硅简介
1.3.1 聚硅氧烷的特点
1.3.2 羟烃基聚硅氧烷的种类
1.3.3 羟烃基聚硅氧烷及其衍生物的应用
1.4 有机硅改性聚氨酯的研究进展
1.4.1 硅醇改性法
1.4.2 氨烷基封端的聚硅氧烷改性法
1.4.3 羟烃基封端的聚硅氧烷改性法
1.4.4 烷氧基硅烷交联改性法
1.5 课题的提出和本文主要研究内容
1.5.1 课题的提出
1.5.2 本文主要研究内容
参考文献
第二章 双羟丙基封端聚硅氧烷的合成与表征
2.1 前言
2.1.1 双羟烃基二硅氧烷的制备
2.1.2 双端型羟烃基聚硅氧烷的制备
2.2 实验部分
2.2.1 主要试剂
2.2.2 测试仪器及方法
2.2.3 2-烯丙氧基三甲基硅烷(ATMS)的合成
2.2.4 1，3-双(3-三甲硅氧基丙基)四甲基二硅氧烷(TDMS)的合成
2.2.5 1，3-双羟丙基四甲基二硅氧烷(DS)的合成
2.2.6 由DS制备双羟丙基封端聚硅氧烷(PDS)
2.2.7 双3-三甲硅氧基丙基封端聚硅氧烷(PMDS)的合成
2.2.8 由PMDS制备双羟丙基封端聚硅氧烷(PDS)
2.3 结果与讨论
2.3.1 2-烯丙氧基三甲基硅烷(ATMS)的合成、提纯及表征
2.3.2 1，3-双(3-三甲硅氧基丙基)四甲基二硅氧烷(TDMS)的合成与表征
2.3.3 1，3-双羟丙基四甲基二硅氧烷(DS)的合成与表征
2.3.4 双3-三甲硅氧基丙基封端聚硅氧烷(PMDS)的合成与表征
2.3.5 双羟丙基封端聚硅氧烷(PDS)的合成与表征
2.3.6 双羟丙基封端聚硅氧烷(PDS)的分子量
2.4 本章小结
参考文献
第三章 双仲羟基封端聚硅氧烷的合成与表征
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 主要试剂
3.2.2 测试仪器及方法
3.2.3 双(缩水甘油基丙基)四甲基二硅氧烷(GTS)的合成
3.2.4 双(3-(1-甲氧基-2-羟基丙氧基)丙基)四甲基二硅氧烷(MTS)的合成
3.2.5 双(3-(1-甲氧基-2-羟基丙氧基)丙基)封端聚硅氧烷(PMTS)的合成
3.3 结果与讨论
3.3.1 双(缩水甘油基丙基)四甲基二硅氧烷(GTS)的合成及表征
3.3.2 双(3-(1-甲氧基-2-羟基丙氧基)丙基)四甲基二硅氧烷(MTS)的合成及表征
3.3.3 双(3-(1-甲氧基-2-羟基丙氧基)丙基)封端聚硅氧烷(PMTS)的合成及表征
3.3.4 双(3-(1-甲氧基-2-羟基丙氧基)丙基)封端聚硅氧烷(PMTS)的分子量
3.4 本章小结
参考文献
第四章 双羟丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨酯的研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 主要试剂
4.2.2 测试项目及仪器和方法
4.2.3 水性聚氨酯(WPU)及PDS改性WPU(PSU)的制备
4.2.4 WPU和PSU胶膜的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 PDS改性水性聚氨酯的合成
4.3.2 PSU乳液的性能表征
4.3.3 PSU乳液的粒径和形态
4.3.4 PSU乳胶膜的物理性能和力学性能
4.3.5 WPU和PSU乳胶膜的断面形态的SEM表征
4.3.6 WPU和PSU乳胶膜的热性能
4.4 本章小结
参考文献
第五章 双仲羟基封端聚硅氧烷改性水性聚氨酯的研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 主要试剂
5.2.2 测试项目及仪器和方法
5.2.3 水性聚氨酯(WPU)及PMTS改性WPU(PSU)的制备
5.2.4 WPU和PSU胶膜的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 PMTS改性水性聚氨酯的合成
5.3.2 PSU乳液的性能表征
5.3.3 PSU乳液的粒径和形态
5.3.4 PSU乳胶膜的物理性能和力学性能
5.3.5 WPU和PSU乳胶膜的断面形态的SEM表征
5.3.6 PSU乳胶膜的热性能
5.4 本章小结
参考文献
第六章 新型交联剂的合成、表征及反应型水性聚氨酯的研究
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 主要试剂
6.2.2 测试仪器及方法
6.2.3 交联剂的合成
6.2.4 交联剂的分离与提纯
6.2.5 交联剂和酰肼的交联反应
6.2.6 反应型水性聚氨酯(RPU)的制备及胶膜的制备
6.3 交联剂的合成与表征
6.3.1 反应条件的确定
6.3.2 产物的分离与提纯
6.3.3 产物的结构表征
6.3.4 与酰肼的交联反应
6.4 RPU和反应型PDS改性水性聚氨酯(RPSU)的合成与性能表征
6.4.1 RPU和RPSU的合成
6.4.2 RPU和RPSU乳液的性能表征
6.4.3 RPU和RPSU乳液的粒径和形态
6.4.4 RPU和RPSU乳胶膜的物理性能和力学性能
6.4.5 RPU和RPSU乳胶膜的断面形态的SEM表征
6.4.6 RPU和RPSU乳胶膜的热性能
6.5 本章小结
参考文献
第七章 结论
致谢
攻读博士期间发表的论文
学位论文评阅及答辩情况表
发布时间: 2006-05-30
标签：水性聚氨酯论文; 双羟烃基封端的聚硅氧烷论文; 交联剂论文; 反应型水性聚氨酯论文; 共聚改性论文;