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《《论文_水性聚氨酯改性的研究(定稿)》》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、摘要：对单组分水性聚氨酯在微交联改性的前提下，通过共混或共聚引入有机硅以及纳米等新技术的应用,提高水性聚氨酯的综合性能。关键词：水性聚氨酯；交联；有机硅；纳米；改性前S聚氨酯涂料以其成膜强度高、弹性好、耐候性、耐磨性优良等特点，广泛应用于各个领域,受到用户的普遍重视。然而，溶剂型聚氨酯涂料含有有毒、易燃的有机溶剂，严重污染环境、危害人类健康，也是造成火灾的隐患。1972年徳国Bayer公司率先开发了水性聚氨酯。与溶剂型聚氨酯相比,水性聚氨酯使用时无毒、无污染、不燃烧、价廉，还具有-•般溶剂型聚氨酯的优点，是很有前途的“绿色材料”。聚氨酯系由
2、多界氟酸酯、含活泼氢的多元醇（胺）共聚得到的高分子化合物,其分子链木身是疏水的，为得到水性聚氨酯，早期是利用乳化剂将疏水的聚氨酯通过高速搅拌强制分散于水（外乳化）,其乳液粒径粗、不稳定，成膜后由于乳化剂残留于膜内，使膜亲水、物性差。改进的方法（也即目觎中国涂料人1普遍采用的内乳化）是在聚氨酯主链引入亲水基形成自（内）乳化水性聚氨酯，该法制得的聚氨酯性能虽有很大改善，但与溶剂型聚氨酯相比，耐水性及物性不足。为克服内乳化法制得的PU乳液成膜物吸湿率大的固有缺陷，提高-其耐水性最有效的方法就是交联［1］。而对于单组分体系，内交联程度太大乳液不稳定
3、，仅通过内交联不能使涂膜的耐水、耐湿擦等性能有很大的改善［2］。鉴于此，本文对水性聚氨酯实施多重改性，以期提高水性聚氨酯的综合性能。2实验部分2・1主要试剂工业品：2,2-二轻甲基丙酸(DMPA)、三甲醇内烷(TMP)、2,4-甲苯二异锹酸酯(TDI)、1,6-己二异氤酸酯(HD1)以及聚瞇(酯)和活性聚二甲基硅氧烷(PDMS)等；分析纯试剂：丙酮、乙二胺(EDA)、二乙三胺(DE-TA)和三乙胺(TEA)等。2.2聚氨酯乳液及改性聚氨酯乳液的制备2・2・1聚氨酯乳液方法A:在一装有搅拌器、回流冷凝器等的500ml四口烧瓶中，加入一定配比的
4、聚瞇(酯)二元醇，油浴升温至120°C，真空脱水lh,降温至50°C〜60°C，滴加计量的二异氧酸酯,控制反应温度低于100°C，滴加完后维持70°C〜80°C恒温反应直至用二正丁胺法，分析预聚物-NC0值接近于理论值，再降温至50°C〜60°C，加入DMPA、TMP等和丙酮扩链反应2h〜4h,降温至50°C以下，分别用一定量TEA和蒸锚水进行中和、乳化，最后减压蒸谓除去丙酮，即得到固含量为20%〜30%的蓝光均匀乳液PU"IO方法B:在一装有搅拌器等的500ml四口烧瓶中，加入脱过水的聚储(酯)二元醇、DMPA、DMF和丙酮,升温至80°
5、C,滴加一定比例的二界氧酸酯,恒温反应直至用二正丁胺法分析-NC0值接近于理论值，降温至50°C以下，分别用一定量TEA、EDA或DETA和蒸憎水进行屮和、扩链、乳化，最后减压蒸憾除去丙酮，即得到固含虽为20%〜30%的蓝光均匀乳液PU-2o2.2・2硅油乳液将一定量的乳化剂及助乳化剂用蒸绸水溶解投入三口瓶中，搅拌升温至50°C,乳化30min,然后升温至80°C，加入I)4反应6h〜8h,搅拌冷却至50°C以下，用10%Na2CO3溶液屮和至pH6〜7,得到阴离子疑基硅汕乳液。2.2・3聚氨酯改性乳液(1)有机硅PU共混乳液的制备，将制备
6、的聚氨酯乳液与硅油乳液按不同比例混合，得到一系列有机硅PU共混乳液；(2)有机硅PU共聚乳液的制备，在一装有搅拌器等的500ml四口烧瓶中，加入脱过水的聚讎(酯)二元醇、PDMS，加入一定比例的二异氛酸酯,维持70°C〜80°C恒温反应直至用二正丁胺法分析-NC0值接近于理论值，再降温至50°C〜60°C,加入DMPA、TMP等和丙酮扩链反应2h〜4h,降温至50°C以卜，分别用一定量TEA和蒸懾水进行中和、乳化,最后减压蒸谓除去丙酮,即得到固含量为20%〜30%的蓝光均匀乳液。2・3纳米材料改性聚氨酯乳液及其涂料的制备将制备的聚氨酯乳液在
7、搅拌下，加入一定量的纳米氧化硅预分散体，得到纳米改性聚氨酯乳液；将得到的聚氨酯乳液、纳米改性聚氨酯乳液分別与胶体(颜料、填料及助剂的分散体)、助剂混合均匀即得到涂料产品。3结果与讨论3.1扩链交联剂方法A与方法B的主要区别在于扩链交联剂不同，前者用低分子多元醇，后者用低分子多元胺作为扩链交联剂。胺类扩链剂活性高、扩链速度快，可在较低温度或常温下扩链。从表1可看出，用多元胺作扩链交联剂得到PU乳液胶膜的强度更好。PU分子链中含有人量的-C二0基、-NII基、-0-等极性基团，其中N、0原子的电负性很大，可以通过H原子缔合而形成氢键。对于聚瞇型
8、服氨酯来说,-NH带正电荷,是质子给予体，而-C-0-C氨酯拨基-NH-CO-0-和腺媒基-NH-CO-NH-带负电荷，是质子接受体，他们之间可以形成三种不同类型的氢键。表I交联
