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【碩士】耐候性羧酸型水性聚氨酯分散液的制備與性能研究
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【碩士】耐候性羧酸型水性聚氨酯分散液的制備與性能研究 授予學(xué)位:碩士 學(xué)位授予單位:河南科技大學(xué) 學(xué)位年度:2009 聚氨酯涂料優(yōu)異的機(jī)械性能、良好的耐磨性和附著力,使其在涂飾領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯涂料使用中存在有機(jī)溶劑揮發(fā)污染環(huán)境問題,因而促使水性聚氨(WPU)的發(fā)展。WPU 雖具有不污染環(huán)境、安全可靠、使用方便等優(yōu)點(diǎn)以及優(yōu)異的機(jī)械性能,但高質(zhì)量的聚氨酯涂層要求耐候性。因此,本文選用脂肪族聚酯、脂環(huán)族異氰酸酯、親水性羧酸型擴(kuò)鏈劑為主要原料,通過加成聚合反應(yīng)合成耐候性羧酸型水性聚氨酯分散液。 本文首先探討了脂環(huán)族二異氰酸酯與親水性羧酸型擴(kuò)鏈劑,即異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI ) 與2,2-二羥甲基丙酸(DMPA)在溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)?! ∫跃奂憾岫《减ザ迹≒BA3000)、IPDI、DMPA 為主要原料,按DMPA 加料順序,分別采用一步法和兩步法合成-NCO 封端、側(cè)鏈含-COOH 基團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚物,加丙酮稀釋,降溫至室溫(25~30℃),由三乙胺(TEA)中和預(yù)聚物中-COOH 基團(tuán),水中分散,再由乙二胺(EDA)進(jìn)一步擴(kuò)鏈,之后脫除丙酮,得到耐候性羧酸型水性聚氨酯分散液。分別探討了,聚氨酯預(yù)聚物合成工藝條件分散與擴(kuò)鏈技術(shù);分散液固含量相同時(shí),離子基團(tuán)含量、R 值與水性聚氨酯分散液的電導(dǎo)率、外觀、臨界聚沉值之間的關(guān)系;以及分散液中粒子的微觀特性和分散液膠膜的機(jī)械性能、熱性能和結(jié)構(gòu)特征。研究發(fā)現(xiàn),一步法與兩步法合成的分散液膠膜機(jī)械性能基本一致,但一步法工藝簡(jiǎn)單;聚氨酯分子中-COOH 基團(tuán)含量1.09~2.37%時(shí),分散液均很穩(wěn)定,電導(dǎo)率、分散液臨界聚沉值Cc.c 隨-COOH 基團(tuán)含量的增加而增大;穩(wěn)定分散液中固含量可達(dá)32.15%,透射電鏡(TEM)顯示分散液中粒子的粒徑小于100nm;分散液膠膜的拉伸強(qiáng)度隨聚氨酯分子中-COOH 含量的增加而增大,而斷裂伸長(zhǎng)率隨-COOH 含量的增大而減小,在-COOH 含量為2.37%時(shí)拉伸強(qiáng)度達(dá)29MPa、斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)510%;X-射線衍射(XRD)表明羧酸型水性聚氨酯具有較高的結(jié)晶性,且在大分子鏈段中軟段的結(jié)晶程度高于硬段;差示掃描(DSC)、熱重(TG)表明羧酸型水性聚氨酯具有較高的熱性能,熱分解溫度高于330℃?! ?
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