水性聚氨酯荧光材料的制备及性能研究

《水性聚氨酯荧光材料的制备及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、论文分类号２学校代码：１０７０８：学号：１５０８０４２（ｉ§ｌ＾＆ＡＡＡｌＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＴＹＯＦＳＣＩＥＫＣ４ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＱＹＩＥ硕士学位论文＇ＴｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ水性聚氨酯荧光材料的制备及性｜：指导教师姓名：赵艳娜副教授学科名称；化学士仑文提交賺２０１８年３月论文答辩：日期：誦年５月，‘：，嘗办：：＾学位授予单位：陕西科技大学■：：ａａａａａａａａａｓｓｓ■■■申请理学硕士学位论文论文题目：水性聚氨酯荧光材料的制备及性能研

2、究学科门类：理学二级学科：高分子化学与物理培养单位：化学与化工学院硕士生：赵瑶导师：赵艳娜副教授2018年5月StudyonPreparationandPropertiesofWaterbornePolyurethaneFluorescentMaterialAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofScienceByYaoZhaoSupervisor:Prof.Yann

3、aZhaoMay2018水性聚氨酯荧光材料的制备及性能研究摘要小分子荧光物质与基体相溶性差，易从基体脱落且有毒副作用，这致使它在特种纸、棉纺、环境等领域的使用受到极大限制。为改善这些缺陷，本文设计了一种新型荧光水性聚氨酯乳液的合成方法，该方法利用化学反应将带有羟基（氨基）的有机小分子荧光化合物键入到水性聚氨酯（waterbornepolyurethane，WPU）分子链中，所得产物兼具PU与荧光光学性能的优点，且乳液分散均匀，稳定性良好。本文以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚己内酯二元醇（PCL-1000）、2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）、三羟甲基丙

4、烷（TMP）为主要原料，二月桂酸二丁基锡（DBTDL）为催化剂，自制小分子荧光化合物为扩链剂，采用阴离子自乳化法经过预聚，三乙胺（TEA）中和，最后加水分散，得到荧光水性聚氨酯乳液，并通过改变异氰酸酯基指数R和羧基含量，得到较优合成工艺。本文还采用单因素探究法研究了不同质量分数小分子荧光剂对水性聚氨酯各项性能的影响，主要研究内容如下：（1）以间苯三酚、乙酰乙酸乙酯为原料，1,4-二氧六环为溶剂，采用Perkin法合成了5,7-二羟基-4-甲基香豆素（DHMC）。通过核磁共振氢谱（1HNMR）、傅里叶红外光谱（FTIR）对其结构进行分析，证明预期产物已被成

5、功合成。利用DHMC中的羟基与异氰酸酯基反应，制得一系列荧光水性聚氨酯（FWPU）乳液。采用1HNMR、FTIR、纳米粒度表面电位分析仪（DLS）、UV-Vis、荧光光谱仪、原子力显微镜（AFM）、力学分析、热失重（TGA）等手段对其结构与性能进行表征。结果表明，当w（tDHMC）=0.60%时，乳液粒径分布均匀且较窄（PDI=0.101），最大紫外吸收峰（λmax）为310nm，胶膜荧光强度最强为40220.44a.u.，胶膜的拉伸强度达到18.5MPa，热分解温度为为329.11%℃。随着DHMC质量分数的增加，胶膜的荧光强度、力学性能呈现先增大后减

6、小的趋势，热稳定性得到明显改善。在应用实验中，将荧光水性聚氨酯乳液以表面施胶的形式应用于普通滤纸，通过扫描电子显微镜（SEM）、白度与施胶度考察了纸张的应用性能，结果表明当wt（DHMC）=0.60%时，荧光水性聚氨酯作为施胶剂，白度达到77.93%，施胶度随施胶剂质量分数的增加先增大后趋于平缓。I（2）以DNS酸为主要原料，水作为反应介质，采用催化加氢的方法合成4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸（DSD酸）。对其结构进行了FTIR的表征，证明预期产物已被合成。同样利用通过调整-NH2与-NCO的比例，制得一系列均匀稳定的SWPU乳液。对SWPU

7、也做了上述同样研究，结果表明，与上述FWPU相比，当DSD酸质量分数达到最佳投加量2%时，乳液的平均粒径44.61nm，分布较窄（PDI=0.110），胶膜荧光更强为432181.97a.u.，荧光量子产率为36.40%，胶膜的拉伸强度为49.20MPa，热稳定性提高。随着DSD酸质量分数的增加，结晶度与接触角呈增大趋势，胶膜的相分离程度降低，胶膜的荧光强度、力学性能则先增大后减小。在应用实验中，将合成的荧光水性聚氨酯乳液以表面施胶的形式应用于普通滤纸，通过白度、施胶度和纸张表面强度（干、湿）考察了纸张的应用性能，结果表明，与FWPU施胶相比，SWPU作

8、为施胶剂，白度峰值为78.3%，且施胶度随施胶剂质量分数的增加而增大。（3）以4