防水透湿型聚氨酯的制备与性能测试-课程设计报告

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1、课程设计报告课程设计报告课程名称:防水透湿型聚氨酯的制备与性能测试姓名：张舒昀学号：1123141019班级:高分子11101小组：范美玲张守迪张舒昀陈曼专业：高分子材料与工程2014年11月24日至2014年12月14日-13-课程设计报告目录一设计的目的及意义……………………………………………………………3二设计的主要内容………………………………………………………………3（一）文献综述…………………………………………………………………3（二）实验实施…………………………………………………………………5（

2、三）结果分析…………………………………………………………………9（四）总结感想…………………………………………………………………11-13-课程设计报告一、设计的目的及意义1、掌握查阅文献的方法，了解国内外水性聚氨酯及防水透湿性聚氨酯材料的研究应用及发展趋势；2、根据掌握的水性聚氨酯及防水透湿性聚氨酯材料的合成或生产工艺原理，进行配方制定、工艺操作的工艺设计，设计出实用可行的产品；3、掌握防水透湿性聚氨酯织物材料的加工、性能测试等基本技能；4、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。一、设计的主

3、要内容（一）文献综述1、水性聚氨酯的性质及合成工艺①性质：水性聚氨酯(WaterbornePolyurethane，WPU)是以水为介质的二元胶态体系，包括聚氨酯水溶液、水分散液和水乳液三种。聚氨酯粒子分散于连续的水相中，也称之为水性PU或水基PU。它具有无毒，不易燃烧，不污染环境，节能，安全可靠，不易损伤被涂饰表面，易操作和改性等优点。②合成原料：-13-课程设计报告A、多异氰酸酯：水性聚氨酯合成的多异氰酸酯包括芳香族和脂肪族两大类。芳香族主要有TDI（甲苯二异氰酸酯）、MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）；脂

4、肪族主要有HDI（六亚甲基二异氰酸酯）、IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯）。B、低聚物多元醇：水性聚氨酯合成用低聚物多元醇主要包括聚醚型、聚酯型两大类，它构成聚氨酯的软段。C、扩链剂：为了调节分子量及软、硬段比例，在水性聚氨酯合成中常使用扩链剂。扩链剂主要是多官能度醇类或胺类化合物。D、亲水剂（亲水性扩链剂）：亲水性扩链剂指能在水性聚氨酯大分子主链上引入亲水基团的扩链剂，它是水性聚氨酯制备中使用的功能单体。该类扩链剂中带有羧基、磺酸基或叔胺基，结合有此类基团的聚氨酯经中和、离子化，即呈现水溶性。1.3.1.5中

5、和剂（成盐剂）E、中和剂是一种能和羧基、磺酸基或叔胺基成盐的试剂。水性聚氨酯使用的中和剂是三乙胺、氨水、盐酸及醋酸等。F、溶剂：水性聚氨酯预聚体制备时粘度较大，为方便传质、传热，尤其是后期的乳化，必须加入适当的溶剂。G、水：水性聚氨酯中水是分散介质，为提高稳定性，此时应使用去离子水或蒸馏水。③合成机理：水性聚氨酯的合成可分为两个阶段：第一阶段为预逐步聚合，即由低聚物二醇、扩链剂、水性单体、二异氰酸酯通过溶液逐步聚合生成分子量为103-13-课程设计报告量级的水性聚氨酯预聚体；第二阶段为中和后预聚体在水中的分

6、散，根据扩链反应的不同，自乳化法主要有丙酮法和预聚体分散法。2、水性聚氨酯的应用：①主要：织物涂层、整理皮革涂饰剂、水性聚氨酯涂料、水性聚氨酯粘合剂、印染助剂②其他：水性PU可制成木制家具烘烤漆、水性PU环氧树脂可用于舰船涂层、金属防腐涂层、水性PU可制成高档建筑涂料、防水透湿型3、聚氨酯材料的研究进展：水性PU作为正在蓬勃发展的新型高分子材料，不仅仅是为了解决环保问题，更因通过离聚体制得的APU分子链中存在库伦力和氢键作用，使其中胶粘性能等方面可与溶剂型PU媲美，正逐步显示出优良而广泛的应用性能。因此，在

7、皮革及纤维处理、胶粘剂和涂料等应用领域均可见其踪影，且有日渐取代溶剂型PU的趋势。经过大量科研人员的努力，将不断提高其性能，使适用于更多的场合，这是一个值得重视、研究、开发的新领域。（一）实验实施1、原材料TDI(甲苯二异氰酸酯)PPG(聚丙二醇)DMPA(二羟甲基丙酸)丙酮-13-课程设计报告三乙胺(TEA)棉织物2、仪器设备三口烧瓶（500ml）小烧杯（100ml）机器搅拌器一套水浴加热装置一套温度计和温度计套管各一支玻璃板一块玻璃棒一只3、实验的设计和实施3.1水性聚氨酯乳液的合成原理①合成机理水性聚

8、氨酯的合成可分为两个阶段：第一阶段为预逐步聚合，即由低聚物二醇、扩链剂、水性单体、二异氰酸酯通过溶液逐步聚合生成分子量为103量级的水性聚氨酯预聚体；第二阶段为用TEA中和后预聚体在水中的分散，从而形成稳定的聚氨酯乳液。②乳化原理利用中和剂或成盐剂，使水性聚氨酯的侧基(COOH)或叔氨基(NR3)在高速搅拌作用下分散于水中。中和剂或成盐剂的选择原则是:使树脂稳定性好，色浅外观好且经济易得。乳化过程中，理想的状态是