醋酸纤维素改性水性聚氨酯木器漆的制备及性能研究

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1、论文分类号：２学校代码：１０７０８ｍ学号：＿〇＾ｋＡＡＡＡｌＳＨＡＡＮＸＩＵＫＩＶＥＲＳＩＩＹＯＦＳＣＥＮＣＥ学Ｉｆｔ号：１５０３０１０硕士学位论文ＴｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒ’ｓＤｅｇｒｅｅ醋酸纤维素改性水性聚氨酯木器漆的制备及性能研究原楠楠指导教师姓名：王鸿儒教授一学科名称：．应用化学论文提交日期：２０１８年３／月月论文答辩日期：２０１８年５／１学位授予单位：陝西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：醋酸纤维素改性水性聚氨酯木器

2、漆的制备及性能研究学科门类：工学一级学科：化学工程与技术培养单位：轻工科学与工程学院硕士生：原楠楠导师：王鸿儒教授2018年5月PreparationandPropertiesofCelluloseAcetateModifiedWaterbornePolyurethaneWoodCoatingsAThesisSubmittedtoShanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegree

3、ofMasterofEngineeringScienceByNannanYuanSupervisor:Prof.HongruWangMay2018醋酸纤维素改性水性聚氨酯木器漆的制备及性能研究摘要溶剂型聚氨酯木器漆由于自身的高挥发、高VOC而被水性聚氨酯木器漆所取代。水性聚氨酯木器漆不仅具有无毒、无污染、安全性好等优点，而且具有优良的机械性能。但是现有的木器漆存在一些问题，如耐水性差、硬度低、耐磨性差。为了克服现有水性聚氨酯漆膜存在的这些缺陷，需要对水性聚氨酯木器漆进行改性。本课题采用醋酸纤维素（C

4、A）对水性聚氨酯（WPU）进行接枝改性，从而改善WPU漆膜的硬度、耐磨性及耐水性。同时，得到的富含羟基的改性水性聚氨酯，在使用时更容易被交联，可通过在使用时加入交联剂，使漆膜的硬度、耐磨性和耐水性进一步得到大幅度提高。本课题以异氟尔酮异氰酸酯（IPDI）、聚醚2000（PPG2000）、二羟甲基丙酸（DMPA）等为主要原料，通过逐步聚合法制备聚氨酯预聚体，然后以醋酸纤维素（CA）为改性剂，丁二醇（BDO）为小分子扩链剂，制备CA改性WPU乳液。重点研究了改性温度、改性时间、R值、CA含量、CA的乙酰

5、基含量对CA改性WPU乳液、薄膜及涂层性能的影响。结果显示，当改性温度为80℃，改性时间为2.5h，w(CA)=6.8%、w(DMPA)=6.8%、CA的乙酰基含量为43.50%，加入CA后体系R值为1.5时，所得的CA改性WPU乳液性能稳定，紫外透光率稍微降低，薄膜的吸水率降低至3.99%，相比较未改性的聚氨酯薄膜的吸水率10.53%，其吸水率降低了6.54%；改性后的涂层的硬度为3H，与未改性的涂层的硬度相比，提高了4倍；改性后涂层的磨损率由1.83%降低至0.79%；涂层的附着力等级由3级提高

6、到1级；耐丙酮擦拭次数由15次提高到65次。采用傅里叶红外变换光谱（FT-IR）、热重（TG）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X-射线衍射仪（XRD）、凝胶渗透色谱（GPC）等仪器研究了CA改性WPU乳液、薄膜的特性。FT-IR证明了反应按照预期目标进行，得到了CA改性WPU薄膜。热性能分析表明采用CA改性可使WPU材料的热性能得以提高。通过GPC表明，随着CA的加入，乳液的分子量增加。通过SEM、AFM表明，随着CA的用量及乙酰基含量的增加，薄膜断面形态呈现出更加复杂的网状结构。XR

7、D表征得到，WPU的结晶度较低，以非晶态宽峰为主，当引入CA后，薄膜结晶度降低。此外，向CA改性WPU的乳液中加入一定量氮丙啶交联剂（AZ）进行I涂饰，探讨AZ的用量对涂饰后漆膜耐水性、硬度、附着力、耐冲击力的影响。研究发现，当AZ/WPU=6%时，薄膜的吸水率降至1.75%，涂层的硬度由3H提高到4H，涂层的损耗率由0.79%降到0.66%，附着力等级由1级升为0级，涂层的耐丙酮擦拭次数由65次提高的120次以上。通过SEM、AFM表征，交联涂饰后涂层的断面呈现出更加复杂的网状结构，并且微相分离结

8、构降低。关键词：醋酸纤维素，水性聚氨酯，交联，硬度，耐水性IIPreparationandPropertiesofCelluloseAcetateModifiedWaterbornePolyurethaneWoodCoatingsABSTRACTSolvent-basedpolyurethanewoodcoatingshavebeenreplacedbywaterbornepolyurethanewoodcoatingsduetoitshighvolatilityan