试析有机硅改性水性聚酯的合成及性能研究

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1、南京工业大学硕士学位论文有机硅改性水性聚酯的合成及性能研究姓名：仲元恺申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：谢晖20080606由于水性聚氨酯具不燃、气味小、环保等特点，因此倍受国内外研究人员的重视。本文以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚和聚酯多元醇为主要原料，合成了水性聚氨酯。其研究工作主要分三个部分：(1)聚醚和聚酯多元醇共同组成软段的水性聚氨酯体系的研究：(2)软硬段都含有亲水基团的水性聚氨酯体系的研究；(3)有机硅改性聚醚、聚酯多元醇共同组成软段的水性聚氨酯体系的研究。首先以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)和聚己二酸丙

2、二醇酯(PPA)为混合软段合成了阴离子型水性聚氨酯。针对聚醚多元醇与聚酯多元醇各自的优缺点，探讨了水性聚氨酯由不同摩尔比的聚四氢呋喃醚二醇与聚己二酸丙二醇酯组成软段，对水性聚氨酯的断裂伸长率及耐水性的影响。随着聚四氢呋喃醚二醇与聚己二酸丙二醇酯的摩尔比的增加，合成的水性聚氨酯成膜后的断裂伸长率增加、拉伸强度有所降低，耐水性增强。在同一聚四氢呋喃醚二醇与聚己二酸丙二醇酯的摩尔比下，考察了异氰酸酯基与羟基的摩尔比(NCO／OH)、二羟甲基丙酸加入方式及用量、中和剂的种类和用量、扩链剂种类和用量对水性聚氨酯乳液的外观、稳定性以及成

3、膜后的力学性能及耐水性的影响。结果表明：随着异氰酸酯基与羟基的摩尔比的增加，断裂伸长率及吸水率都有所下降；扩链剂选用l，4_丁二醇，随着用量的增加，聚氨酯膜的断裂伸长率上升，而乳液的粘度上升较明显；二羟甲基丙酸以溶液法加入、中和剂选用三乙胺合成的乳液稳定性较好。其次，针对以往水性聚氨酯中亲水基团只存在于硬段，本文合成了软硬段都具有亲水基团的新型水性聚氨酯。并对组成软段的原料、二羟甲基丙酸的用量、中和剂种类及用量、扩链剂的种类及用量对水性聚氨酯乳液的粘度、稳定性以及成膜后断裂伸长率及耐水性影响规律做了初步探讨。结果表明随着软段

4、分子量的增加，合成的水性聚氨酯膜的断裂伸长率增加。而异氰酸酯基与羟基的摩尔比、二羟甲基丙酸用量、中和剂种类与用量、扩链剂种类和用量对水性聚氨酯的性能影响趋势都与对只有硬段含有亲水基团的水性聚氨酯的性能影响趋势基本相同。不同之处为：异氰酸酯基与羟基的摩尔比大于1．1时，乳液仍为稳定乳液，并未出现沉淀：中和剂为NaOH时，也合成较稳定乳液。摘要最后在合成稳定的聚酯、聚醚多元醇水性聚氨酯的基础上，合成了有机硅改性的水性聚氨酯。针对水性聚氨酯耐水性不佳，探讨了有机硅的加入量，对水性聚氨酯表面性能的影响规律，以及有机硅的加入方式对水性

5、聚氨酯乳液的外观、稳定性及成膜后的断裂伸长率的影响规律。并通过热重分析考察了有机硅改性前后产物耐热性的变化。结果表明：采用半连续加料法合成的水性聚氨酯具有较高的断裂伸长率，而二羟甲基丙酸先于有机硅加入反应，有利于耐水性的提高。随着有机硅加入量的增加，聚氨酯膜的耐水性有明显的提高。与未改性的水性聚氨酯相比，有机硅改性的水性聚氨酯具有更好的耐热性。关键词：水性聚氨酯有机硅亲水基团断裂伸长率耐水性硕士学位论文ABSTRACTW乱er．bomepol”Jrethane(WPU)hasthepropertiesofincombusti

6、bility’lowodoranden“ronmental衔endly，soresearcherspaymoreattentiononit．Intllispaper’t11ewater-bomepol”Ireth乏mew弱prepared丘．0mtoluenediisocy锄ate(TDI)，polyester锄dpolyetherpoly01．Itcouldberele淞edthreemainpans：(1)Thestudyonwate卜bomepolyu托mane谢thtllesoRsegmentwhichmadeupo

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8、dusingpol”etr锄etllyleneoxideglycol(PTMG)andp01)，propyleneglycoladipate(PPA)硒tIlesoRsegmem．Thee骶ctsofPTMGandPPAmoleratioonbreakingelongation姐d妣wat