基于氨基硅改性水性聚氨酯的合成与性能研究

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1、南京工业大学硕士学位论文氨基硅改性水性聚氨酯的合成与性能研究姓名：张梁申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：谢晖20080606硕士学位论文摘要川l

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6、IlIIlIIY2084527国内外水性聚氨酯涂料的开发虽然早，但至今在耐水性、硬度方面仍无大的突破，而有机硅改性水性聚氨酯不但能改良这些缺点，亦能提高其他性能。因此开展有机硅改性水性聚氨酯的研究是非常有意义的。本论文首先以八甲基环四硅氧烷和T～氨丙基三乙氧基硅烷为主要原料，在一定的反应条件下制备氨基改性有机硅。通过对各项反应因素的研究，如原料单体配比、反应温

7、度、催化剂用量、乳化剂配置及用量等，确定了适宜的反应条件，制备出性能优异的氨基硅。其次选用甲苯二异氰酸酯和聚醚二元醇等原料先合成出水性聚氨酯的预聚体，再加入氨基硅和亲水剂。通过讨论NCo／OH值、氨基硅添加量、亲水剂用量、催化剂用量反应时间以及温度等对反应的影响，确定适宜的反应条件，制备出性能优异的水性聚氨酯。最后与不同有机硅改性水性聚氨酯进行性能比较，考察氨基硅改性水性聚氨酯性能的优越性。论文的主要研究成果如下：(1)以八甲基环四硅氧烷(D4)和巾．氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)来制备氨基改性有机硅。研究确定了氨基改性有机硅实验的最适宜反应条件：原料单体配比(D4

8、：lⅢ550)为lO：1，反应温度为80℃，反应时间为3h，酸催化剂含量1％，复合乳化剂(OP．4：OP．10为3：7)含量为3％，搅拌速度为400r／m。最终D4转化率大约在85％左右，所制得氨基改性有机硅黏度为2．4·103rnPa．S，氨值为0．35Inmol／g。(2)将上述制得的氨基改性有机硅加入到水性聚氨酯的合成中。研究确定了氨基硅改性水性聚氨酯实验的最适宜反应条件：NCo／OH值为1．5，氨基硅含量为9％，亲水剂含量为5％，预聚时间为2h，预聚与扩链温度为80℃，中和温度为60℃，催化剂用量为0．3％。(3)通过红外光谱测试、热失重测试、拉力测试、硬度测

9、试等来对上述条件下改性所得水性聚氨酯进行表征。结果表明，氨基硅链段成功接在了水性聚氨酯的链段上，并随着氨基硅添加含量的增加，薄膜的硬度和热分解温度逐渐提高，同时吸水率逐渐降低。当氨基硅质量含量在9％时，乳液稳定性较好，薄膜综合性能最佳。此时氨基硅改性水性聚氨酯薄膜吸水率为20％，拉伸强度为39．2MPa，摘要断裂伸长率为4lO．5％，硬度为2H。(4)测试PDMS改性的水性聚氨酯和KH550改性的水性聚氨酯性能，通过与氨基硅改性水性聚氨酯性能比较，得出氨基硅改性水性聚氨酯薄膜在机械性能上优于PDMS改性水性聚氨酯，而在吸水率、耐热性及硬度等性能上优于lⅢ550改性的水

10、性聚氨酯。关键词：氨基改性；有机硅：水性聚氨酯；薄膜性能n硕士学位论文ABSTRACT1110ugllmedeVelopmentofwater-bomepolⅣt11锄ehadalonglli咖Ⅸn0breal(：tllrougIlw弱madeinsomere驴ctS∞ch勰w砷e印roofandh舯dIlessabili够Thewater．bomepol”鹏tllanemodifiedbyorg撕csiliconnotoIllycouldiITlprovemesedef．ectS，butaJ∞coulden：h锄ce0therproperties．Soitw缎veD

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