试析水性聚氨酯分散体的合成研究

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1、郑州大学硕士学位论文水性聚氨酯分散体的合成研究姓名：沈艳涛申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：蒋登高;周铭2002.4.20——一塑型奎兰堡主堂垡堡茎望墨2旦Q25掩要Ⅲ¨参‘；{建立在对环保法规的认识与对环境保护的关注，尽管聚氨酯材料有十分优异的综合性能，但#薪0型体系的高VOC含量仍是人们所要尽力回避领域，在此基础上，聚氨酯的水

2、生化应运而生，并在近几年得到了快速发展，本文在对国内外文献分析研究的基础上，从水性聚氨酯的合成入手，利用含多官能活性基团的化合物的结构特征，形成具有自乳化能力的各类聚氨酯水溶物或分散体。通过对反匣条件的优化，得到了贮存

3、稳定性超过—年以上的稳定水分散液，其贮存稳定性达到国内外同类化合物的先进水平。／首先，本课题通过正交实验和一系列单因素平行实验对水陛聚氨酯分散体合成工艺进行了考察，研究了异氰酸骆指数、D】vⅡ)A含量、扩链剂含量、固体份含量、中和度、反应时间、反应温度、加糊I燃因素与储存稳定性、粘度、颜色、透明性等水l生聚氨酯分散体的性质的关系。合成了聚氨酯塑瞄肛蕙联型单组分体系及双组分体系产品。并对不同体系的产品利用红外、DSC和TG手段分另啦指亍了表征，对比显示了各自体系的结构特征和性能之间的关系。多元醇的结构是本文讨论的一个重要方面。聚醚330是一个含支链的多元醇

4、高聚物，本身对水具有很好的亲和性。但由于其分子链铰长，-与-NCO的反应舌『生同水分子与-NCO的反应活性的竞争是影响聚氨酯合成的主要因素。有鉴于此，为了得到贮存稳定、性能优异的聚创勿分子，本文分别从j薅睡温度、预聚时间、中和度、亲水基团含量等多个角度考察了各个影响因素的相关性，我们认为：(1)DMPA的含量是—个比较关键的因素，较高的DMPA含量的产品分子量较小，较低的DMPA含量会导致产品粘度大，水溶性不好。(2)异氰E触酎自数的大小决定了产品中软、硬段的含量比和产品类别，不同异氰酸酯指数的稳定产品的DMPA含量有不同。当异氰酸酯指数小于l时生成的聚

5、合物活陛氢宿乖№余；一般异氰目箔酎旨数大，目JJDMPA含量要高。当异氰酸酯指数大于2时生成的聚合物交联度相对较高。(3)反应时间和温度—般不是敏感因素，但对反应有影响。预聚时间2t3时，反应蓝&度在93±2℃。(4)预聚物稳定f生的容忍度与中和度关系不大。(5)对单组分结构的分_晰口踺鼢娜渤遴亍了础容齐O

6、生荚硷，实验表明，单组分体系的耐溶剂性能与体系交联程度密切相关，对应于异氰酸酯指数的影响最大。聚酯多元目乒在结构上没有聚醚多元醇的亲水特征，但其结构为线型体系，这就决定了聚酯聚氨酯体系合成条件的差异性。本文通过对各反应基团化学滑f生的考察分析得到了弹

7、郑州大学硕士学位论文性己酉即Dl、弹性己酯四DI等一系列水分散体稳定的聚合物乳液，结构分析表明，其软哽段的分；商：l!蟓没有聚醚多元醇的，“重，体EⅢ在软、硬段的玻璃化温度差异缩小，另外，聚酯分了中由于极性较大，导致在水相中的氢键密度增大，EI致对粘度，贮存稳定性等产生影响。对于聚醮体系，由于链段I：无支化的活性多官钱度存在，即使R较大，交联度仍然偏低。经过耐溶剂实验和热分析，证实了微相分离和交联结构的存在。不同的-NC0结构对反R饼挂的影响区别亦很大。本文分别考察了TDI、IPlⅨ这两组在空闻位阻、极性等方而不同、造}薄瞰)活I生不同的化合物对反应过程

8、的不同推动性，主要体现在反应温度、预聚时问上的差异及亲水状况E的不同。对于TDI，-NCO直接联结在苯环上，受苯环的影响，-NCO的活性增大，尽管存在位阻效应，fq这种效应与吸电子效应相比处予饺次要的地位，体现在反应过程中，相同的反应条件下乳液粒予变粗，稳定性下降。而对IPDI，-NCO相连的是一个蛳脂防结构，空间位阻是影q自凤迹速率的主要冈素，同H}第二个NCO的反应K值比第—个的要小得多。造成顶聚时即使存在催化剂，预聚时间仍较}乏，同时随眷分凇的增长，这神励鳓冕叽困难，所以TDI而言，预聚物一般分子晕偏低。DSC还表明：11)【-聚酯体系产物开始发生

9、热分解的温度比IPDI-聚酯体系产物在发生热分解时温度低，这是由于苯环的作用，使脱羧温度降低，聚合物的热稳定性下降。而IPDI-聚醚体系产物在更高的温度才开始热分解．具有较好的热稳定性。综■!行j盎，通过本实验，得出了不同体系的工艺参数，结合理论分祈对典型产物使用红外、DSC、TG等分析手段进行了结构表征。、／，y关键词：水性聚氨酯合成结构表征＼／V／郑州大学硕士学位论文ABSTRACTConsideringthei11c【l堍atte血oQt0therigidenvironmentallawforprotection,thesolventsystemi

10、sbeingavoidedbecauseofitshir曲contentofVO