功能水性聚氨酯涂料的制备及其性能研究

论文摘要

本论文将异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）同聚醚二元醇、二羟甲基丙酸（DMPA）、1,4-丁二醇（BDO）反应,并用甲基丙烯酸β-羟乙酯（HEMA）封端,制备出双键封端的聚氨酯预聚体,将其进行水分散后,同含氟丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯（MMA）进行乳液共聚合,成功制备出含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳液,并通过多种表征手段对乳液和乳胶膜性能进行了测定。本论文通过红外光谱、粒径分析、稳定性测试、粘度测试等方法研究了乳液的结构与性能,并对对乳胶膜的力学性能、接触角、吸水率以及热性能进行了表征,并且将材料结构与性能的关系进行了深入的研究。研究结果表明所得材料具有优异的力学性能和表面性能,且环境友好。另外,本论文还开发出了一种新型的可聚合型氟碳表面活性剂全氟-4-甲基-6-乙烯基-3,6-二氧丁基磺酸钠,将其用于含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳液共聚合过程,替代常用的全氟辛酸铵。这种可聚合的表面活性剂可以通过共价键连接到聚合物链中,在使用时不会进入自然环境中,彻底避免了含氟化合物对环境的污染。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 聚氨酯涂料的研究现状
• 1.1.1 溶剂型聚氨酯涂料
• 1.1.2 聚氨酯粉末涂料
• 1.1.3 水性聚氨酯涂料
• 1.2 含氟聚氨酯的制备
• 1.2.1 含氟聚合物
• 1.2.2 含氟基团通过聚氨酯的硬段引入方法
• 1.2.3 含氟基团由聚氨酯软段引入方法
• 1.2.4 含氟基团由含氟丙烯酸酯单体引入方法
• 1.3 含氟聚氨酯的性能及应用
• 1.3.1 含氟聚氨酯的典型性能
• 1.3.2 含氟聚氨酯的应用
• 1.4 本课题研究生目的、内容及意义
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容和意义
• 第2章 以PTMG为软段的含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳液的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料与仪器
• 2.2.2 原料预处理
• 2.2.3 实验路线
• 2.2.4 实验步骤
• 2.2.5 分析测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 含氟水性聚氨酯乳液的制备
• 2.3.2 PU和FPUA的结构表征
• 2.3.3 PU预聚体及FPUA乳液的性能表征
• 2.3.4 实验方案的选择与实验过程的控制对乳液性能的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 氟化聚氨酯-丙烯酸酯高聚物的性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料与仪器
• 3.2.2 原料预处理
• 3.2.3 实验路线
• 3.2.4 实验步骤
• 3.2.5 分析测试方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 含氟水性聚氨酯乳液的制备
• 3.3.2 PU和FPUA的结构表征
• 3.3.3 软硬段比例的选择对PU以及FPUA性能的影响
• 3.3.4 DMPA用量对PU以及FPUA性能的影响
• 3.3.5 MMA与氟单体用量对FPUA性能的影响
• 3.3.6 交联剂的固化作用对乳胶膜的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 用于FPUA乳液的反应型氟碳表面活性剂的开发
• 4.1 引言
• 4.1.1 氟碳表面活性剂
• 4.1.2 反应型表面活性剂
• 4.1.3 反应型氟碳表面活性剂
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料与仪器
• 4.2.2 反应路线
• 4.2.3 实验步骤
• 4.3 表征与测试
• 4.3.1 红外光谱表征
• 4.3.2 核磁共振波谱表征
• 4.3.3 热失重分析
• 4.3.4 表面张力分析
• 4.3.5 乳液性能表征
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 全氟-4-甲基-6-乙烯基-3,6-二氧丁基磺酸钠的结构表征
• 4.4.2 全氟-4-甲基-6-乙烯基-3,6-二氧丁基磺酸钠的性能表征
• 4.4.3 FPUA乳液的性能表征
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表论文