【碩士】改性水性聚氨酯材料結(jié)構(gòu)與性能的研究

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　　【碩士】改性水性聚氨酯材料結(jié)構(gòu)與性能的研究　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：安徽大學(xué)　　學(xué)位年度：2008　　隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，水性涂料己成為涂料發(fā)展的主要方向。其中水性聚氨酯(PU)乳液和水性聚內(nèi)烯酸酯(PA)乳液同其溶劑型產(chǎn)品相比，具有價(jià)廉、無毒和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，因此在涂料、膠k劑、皮革、織物涂層等方面得到了廣泛的應(yīng)用。聚內(nèi)烯酸醋材料具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐老化、耐光不變黃、耐水性好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著耐有機(jī)溶劑性、耐化學(xué)品、堅(jiān)韌性、耐磨性差，高溫發(fā)粘、低溫發(fā)脆等缺點(diǎn)。而聚氨醋材料具有優(yōu)異的耐寒性、溫度適應(yīng)性、彈性、耐有機(jī)溶劑等，但卻在耐水性、保光性、自增稠性等方面具有缺陷。由于PU和PA在應(yīng)用性能上具有一定的4_補(bǔ)作用，所以將聚氨醋和聚內(nèi)烯酸醋一者有機(jī)結(jié)合起來以制備新型PUA復(fù)合乳液己成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)?！　? 本論文通過平衡溶脹法和嵌段共聚法合成了一系列的PUA復(fù)合乳液，通過各種測試詳細(xì)分析了結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，并對其改性機(jī)理進(jìn)行了探討。論文的卞要內(nèi)容如下:　　 1.概述了水性聚氨醋近年來的發(fā)展和應(yīng)用情況，對水性聚氨醋的制備方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。同時(shí)介紹了國內(nèi)外近年來利用內(nèi)烯酸酯改性水性聚氨酯方法的研究進(jìn)展情況，通過對各種復(fù)合方法優(yōu)缺點(diǎn)的比較分析，確定了本課題的研究意義及研究內(nèi)容?！　? 2.采用平衡溶脹法合成了系列的具有明顯核殼結(jié)構(gòu)的PUA復(fù)合乳液，考察了核殼之間的比例、共聚單體中軟硬單體的比例對乳液粒徑、膠膜硬度、機(jī)械強(qiáng)度及吸水率的影響。通過傅立葉紅外光譜CFTIR}、差熱分析(Dsc}、熱重分析(TG),透射電鏡(TEM、光散射粒度儀及表面水接觸角測定儀等對對改性材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征并詳細(xì)分析了料結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明:采用平衡溶脹法制備出的內(nèi)烯酸醋改性水性聚氨醋乳液具有清晰目穩(wěn)定的核殼結(jié)構(gòu)。聚內(nèi)烯酸醋的引入，可以使聚氨醋材料在耐水性、硬度、耐熱性等方面得以大幅度的提高，而內(nèi)烯酸醋單體中軟硬單體的比例對材料的綜合性能也有著很大的影響.　　 3.采用嵌段共聚法制備了內(nèi)烯酸}a改性水性聚氨}} (PUA)復(fù)合乳液。我們采用琉基乙醇做鏈轉(zhuǎn)移劑，將甲基內(nèi)烯酸甲醋CMMA)和內(nèi)烯酸丁醋CBA)單體通過溶液自由基聚合合成分了量在6000左右、含一個(gè)端烴基的聚內(nèi)烯酸醋大分了單體。通過傅立葉紅外光譜譜圖(FTIR)的分析，能夠證實(shí)日標(biāo)端烴基大分了單體的合成并通過大分了單體的端基烴值的測定計(jì)算出了其平均分了量。大分了單體與端異氰酸醋基親水改性的聚氨醋預(yù)聚體反應(yīng)獲得聚內(nèi)烯酸醋一聚氨醋一聚內(nèi)烯酸醋A-B-A型二嵌段共聚物，將此共聚物分散在水中獲得嵌段聚合物水基分散體。通過對PUA產(chǎn)物的核磁氫譜進(jìn)行分析可知端烴基的聚內(nèi)烯酸醋大分了單體與端異氰酸醋基親水改性的聚氨醋預(yù)聚體的接枝率可以達(dá)到80%以上，由此證實(shí)了該方法的可行性。對PUA的研究結(jié)果則表明:　　 (1)采用嵌段法制備的內(nèi)烯酸醋改性水性聚氨}}(PUA)乳液具有很好的穩(wěn)定性。內(nèi)烯酸醋的引入，可以使聚氨醋材料的接觸角和耐水性均得以提高，但存在峰值。　　 (2)通過對PUA復(fù)合材料傅立葉紅外光譜譜圖(FTIR)的分析可知產(chǎn)物中既含有聚氨酯組分，又含有內(nèi)烯酸醋組分，故改性的PUA復(fù)合乳液兼?zhèn)淞艘徽叩膬?yōu)點(diǎn)。通過對PU, PUA的熱失重（TGA)的測試可知，適量聚內(nèi)烯酸醋的添加可以有效的提高PU膜的分解溫度，改善聚氨醋材料的耐熱性能。而PUA的DSC測試譜圖則只顯示出一個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg)，由此可見，本實(shí)驗(yàn)中得到的PUA材料中PU與PA組分相容性良好，可形成均相體系?！　? (3)通過對力學(xué)性能測試可知，隨著聚內(nèi)烯酸醋量的增加，聚醋材料中硬段之間的作用力減弱，導(dǎo)致膜的抗張強(qiáng)度和斷裂仲長率均下降，硬度增強(qiáng)。而當(dāng)PA量相同時(shí)，隨著MMA/BA比值增加，薄膜的拉仲強(qiáng)度和硬度逐漸增加，斷裂仲長率則逐漸降低?！　?.經(jīng)過對系列樣的測試比較，我們認(rèn)為當(dāng)PUPA為4:1, PA中MMA:BA為4:6時(shí)，PUA復(fù)合乳液的綜合性能最佳?！　?

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