丙烯酸酯改性水性聚氨酯的结构及性能研究

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1、分类号：TQ630.1单位代码：10190研究生学号：201506019密级：公开硕士学位论文林荣茜2018年6月丙烯酸酯改性水性聚氨酯的结构及性能研究StudyonStructureandPropertiesofWaterbornePolyurethaneModifiedbyAcrylate硕士研究生：林荣茜导师：周超教授申请学位：理学硕士学科：高分子化学与物理所在单位：化学工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：长春工业大学长春工业大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文《丙烯酸酯改性水性聚氨酯的结构及

2、性能研究》，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：长春工业大学硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春工业大学研究生学位论文版权使用规定”，同意长春工业大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编

3、入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密的论文在解密后遵守此规定。作者签名：日期：摘要摘要水性聚氨酯（WPU）不仅具有绿色环保的特点，而且由于其特殊的结构而赋予了独特的物理化学性质，如软硬可调、耐磨性好、耐候性好、附着力高等优点已引起了广泛的关注。高性能与低的挥发性有机化合物（VOC）含量兼具的WPU已被广泛的应用于涂料、木器漆、皮革、纺织和胶黏剂等领域。但WPU也有其固有缺点，如耐水性差、力学性能不佳、耐光性差、原材料相对昂贵等。而丙烯酸酯却在耐水性、耐黄变、耐老化性等方面有显著优势但其热粘

4、冷脆。常鉴于此，利用两者的优势互补将其有机的结合起来，取长补短协同发挥各自的长处。本研究利用丙烯酸酯类单体对PU进行改性，同时引入少量的有机硅，制备双改性的水性聚氨酯-聚丙烯酸酯(WPUA)复合乳液，并以此为基础，从粒子结构设计思路着手，分别通过改变丙烯酸酯类单体的加入方式来获得乳液粒子内部结构不同的WPUA和引进交联剂合成交联结构的WPUA，系统地研究了复合乳液以及其涂膜的结构与性能，并阐述了结构与性能间的关系。首先，以聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、二羟甲基丙酸（DMPA）、聚二甲基硅氧烷（PDMS

5、）等为主要原料，通过逐步聚合机理先制备出PU预聚体，然后通过改变丙烯酸酯单体的加料方式制备出三种不同内部结构的WPUA乳液粒子，分别为核壳结构（core-shell）、反相核壳结构（inversedcore-shell）和半网络互穿结构（semi-IPN）并得到了稳定的WPUA复合乳液。透射电镜（TEM）照片证明成功合成出了三种不同结构的乳液粒子。结果发现，具有核壳结构的WPUA拉伸强度最大，但断裂伸长率较低；具有semi-IPN结构的WPUA其耐水性最好，接触角较大吸水率较低，但热稳定性不如其他两种结构的WPUA。其次，在丙烯酸酯

6、改性聚氨酯的基础上，再引入交联剂二乙烯基苯（DVB）合成了贮存稳定的交联型WPUA复合乳液，改性后的涂膜具有良好的耐水性和力学性能，且微观形态为类似核壳结构，主要讨论了DVB的用量对复合乳液及其涂膜性能的影响。结果发现，引入交联剂，对乳液粒径影响较大，随着交联剂的含量增加，乳液粒径随之减小且分布变窄；交联剂增加，其涂膜的拉伸强度、耐水性和热稳定性均有所增强。关键词：水性聚氨酯丙烯酸酯改性结构性能IAbstractAbstractWaterbornepolyurethanenotonlyhasthecharacteristicofen

7、vironmentalprotection,butalsohasuniquephysicalandchemicalproperties,suchastheadvantagesoftheadjustabilityofhardandsoftsegments,goodabrasionresistance,goodweatherresistance,andhighadhesion,whichhadattractedextensiveconcerns.WPU，whichcombineshighperformanceandlowvolatile

8、organiccompound(VOC)content,hasbeenwidelyusedincoating,woodcoating,leather,textileandadhesive,etc.However,WPUalsohasi