高性能水性聚氨酯弹性体研究

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1、两华大学硕士学位论文高性能水性聚氨酯弹性体研究材料学专业研究生：王燕指导老师：彭娅副教授摘要水性聚氨酯是以水为分散介质的二元胶体体系，与溶剂型聚氨酯相比，具有无毒、不易燃烧、不污染环境等优点，近年来，随着环境法规的完善和人们环保意识的增强，使水性聚氨酯取代溶剂型聚氨酯成为一个重要发展方向。要想获得与溶剂型产品性能相当的水性聚氨酯，水性聚氨酯乳液的制备是关键。为了制得性能优异的水性聚氨酯，首先需要从异氰酸酯组分入手。目前国内的水性聚氨酯产品大都采用甲苯二异氰酸酯(TDI)作为二异氰酸酯组分，但TDI合成的

2、水性聚氨酯性能有待改善，特别是拉伸强度和耐水性，而用结构规整的4，4’．二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的研究鲜见报道，原因是MDI活性比较大，反应很难控制。因此本文在对相关文献分析研究的基础上，确定了TDI合成的较佳配方，以此配方为基础，合成了不同异氰酸酯n(TDI)／n(MDI)含量具有自乳化能力的水性聚氨酯。通过FTIR、GPC、TG、力学性能等考察了不同异氰酸酯n(TDI)／n(MDI)含量对水性聚氨酯的合成及性能影响。研究结果表明MDI提供的水性聚氨酯的拉伸强度和断裂伸长率有较大幅度的提高，耐水

3、性和耐热性也有明显改善。其次，研究了以MDI为主要合成原料，合成具有自乳化能力的水性聚氨酯。本实验系统地研究了亲水单体二羟甲基丙酸的含量、硬段的含量、NCO／OH投料比和中和度对水性聚氨酯的乳液粘度、粒径分布及对水性聚氨酯涂膜的拉伸强度、伸长率和耐水性和热稳定性的影响。通过FTIR、TG表征，说明了聚氨酯分子链中存在氢键，聚氨酯基体中存在软段和硬段的微相分离。综合上述西华大学硕士学位论文实验结果分析得出了最佳的工艺配方：DMPA含量为6．5wt％、R值为1．0、硬段含量40wt％、中和度为100％时，其

4、制备聚氨酯综合性能最佳。最后，在MDI合成水性聚氨酯最佳配方的基础上，把通过聚丙烯酸酯乳液和水性聚氨酯乳液机械共混。采用FTIR和DSC进行了分析，可知聚丙烯酸酯分子与聚氨酯分子之间具有一定的相容性。当PU／PA的质量比为20：80制得的共混乳液的涂膜在耐水性提高的同时，耐热性也有很大提高。关键词：阴离子；水性聚氨酯；合成：聚丙烯酸酯：性能Il西华大学硕士学位论文StudyonWaterbornePolyurethaneDispersionswithHighPerformanceMajor：Materi

5、alScienceCandidate：WangYanSupervisor：PengYaAbstractWaterbornepolyurethaneisacolloidsysteminwhichthedispersantiswater．Comparedwithsolventbomepolyurethane，waterbornepolyurethaneexhibitsinnocuous．uninflammable，pollution—fleeandSOon．Withtheestablishmentoflaw

6、ofvironmentalprotectionandthestrengthofconsciousnessofenvironmentalprotection，thepreparationofwaterbornepolyurethaneinsteadofsolventbomebecomemoreimportant．Inordertoobtainwaterbornepolyurethanewithexcellentpropertiessimilartosolventbomepolyurethane，thepr

7、eparationmethodofwaterbornepolyurethaneiscrucial．Firstly,Itisnecessarytostudytheeffectsofphenylisocyanatecomponentsonthepreparationandpropertiesofwaterbomepolyurethane．Hitherto，thestudiesonwaterbornepolyurethanehasfocusedonTDIasphenylisocyanatecomponentw

8、hosesomepropertiesarenotexcellectandthetensilestrengthandwaterresistancearepoor．4,4'-methy-lenebisphenylisocyanate(MDI)withtwobezeneringsandregularmolecularstructurewillimprovethemechanicalproperties，butthefunctionalgroups