水性聚丙烯酸酯/聚氨酯的合成及性能

论文摘要

本文首先以2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚丙二醇（PPG）、2,2-二羟甲基丁酸（DMBA）、三乙胺（TEA）、乙二胺（EDA）、2-丁炔-1,4-二醇（BDO）等为主要原料,采用自乳化法合成了性能较为优异的水性聚氨酯分散体（WPU）。通过改变聚合方法、NCO/OH值、DMBA、EDA、BDO用量和筛选不同类型的异氰酸酯,不同数均分子量的聚醚二醇合成了一系列水性聚氨酯乳液。考察了不同共聚组分和聚合工艺对WPU乳液粒径、胶膜耐水性、漆膜硬度的影响。并借助SEM,力学实验技术研究了不同共聚组分对乳胶粒形态和PU胶膜的力学性能的影响。为了改善水性PU的各项性能,本工作合成了性能较为优异的聚丙烯酸酯乳液（PA）,同时采取简单机械搅拌、高压匀质机共混以及用PA乳液代替水对PU预聚体乳化分散这三种方法实现了聚丙烯酸酯对水性聚氨酯的改性。考察了不同组分及PU/PA比例对丙烯酸酯改性水性聚氨酯复合乳液（PUA）粒径、胶膜耐水性、漆膜硬度和乳液储存稳定性的影响。通过本研究采取的以聚丙烯酸酯乳液代替水进行PU预聚物的分散方法,可以制得包敷PA粒子的PUA杂化乳液。制得的PUA杂化乳液摆杆硬度达到项目要求的0.6以上,铅笔硬度达到H以上。PUA杂化乳液涂膜耐水性较好,在水中浸泡一周以上,吸水率仅有0.8%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 第二章 文献综述
• 2.1 水性聚氨酯研究进展
• 2.2 水性聚氨酯的性能和特点
• 2.3 提高水性聚氨酯性能的途径
• 2.3.1 调整原料配方及制备工艺
• 2.3.2 热处理
• 2.3.3 与其他聚合物共混或者共聚
• 2.4 制备水性聚氨酯的主要原料及助剂
• 2.5 水性聚氨酯的分类
• 2.5.1 按外观分类
• 2.5.2 按亲水基团的性质分类
• 2.5.3 按原料分类
• 2.5.4 按聚氨酯树脂的整体结构划分
• 2.6 水性聚氨酯的制备方法
• 2.6.1 外乳化法
• 2.6.2 自乳化法
• 2.7 水性聚氨酯的结构特点
• 2.7.1 水性聚氨酯的结构
• 2.7.2 微相分离
• 2.7.3 离子型PU水乳液的稳定机理
• 2.8 丙烯酸改性水性聚氨酯
• 2.8.1 物理共混
• 2.8.2 化学共聚
• 2.8.2.1 种子乳液聚合法
• 2.8.2.2 原位乳液聚合法
• 2.8.2.3 溶液聚合相转化法
• 2.8.2.4 PUA核-壳乳液聚合法
• 2.8.3 微乳液法
• 2.8.4 物理共混和化学共聚得到的PUA复合乳液比较
• 2.9 水性聚氨酯的应用
• 2.10 本课题研究目的及内容
• 2.10.1 研究目的
• 2.10.2 研究内容
• 第三章 试验部分
• 3.1 实验原料
• 3.2 实验分析仪器
• 3.3 聚合物乳液的合成
• 3.3.1 原料处理
• 3.3.2 聚丙烯酸酯及水性聚氨酯乳液的实验装置图
• 3.3.3 聚丙烯酸酯乳液的制备
• 3.3.4 水性聚氨酯PU乳液的制备
• 3.3.5 水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的制备
• 3.4 分析测试
• 第四章 结果与讨论
• 4.1 水性聚氨酯乳液的合成研究
• 4.1.1 水性聚氨酯乳液粒径的影响因素
• 4.1.1.1 聚合工艺的影响
• 4.1.1.2 DMBA含量的影响
• 4.1.1.3 NCO/OH的影响
• 4.1.1.4 PPG分子量对乳液粒径及其分布的影响
• 4.1.1.5 BDO的影响
• 4.1.1.6 EDA的影响
• 4.1.2 水性聚氨酯玻璃化温度分析
• 4.1.3 水性聚氨酯涂膜力学性能分析
• 4.1.4 水性聚氨酯耐水性
• 4.1.5 水性PU乳液乳胶粒形态表征
• 4.1.6 IPDI-水性聚氨酯的合成及其性能研究
• 4.1.7 纯水性PU分散体性能与商品乳液的比较
• 4.2 PUA复合乳液的合成研究
• 4.2.1 PA乳液的粒径测定
• 4.2.2 高压匀质机共混试验
• 4.2.3 PA/PU杂化乳液的性能研究
• 4.2.3.1 杂化乳液乳胶粒形态表征
• 4.2.3.2 杂化粒子的粒径及其分布
• 3.2.3.3 杂化乳液涂膜性能
• 4.2.3.4 杂化乳液的耐水性分析
• 4.3 PUA乳液的储存稳定性
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢