【硕士】耐候性羧酸型水性聚氨酯分散液的制备与性能研究

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内容简介

　　【硕士】耐候性羧酸型水性聚氨酯分散液的制备与性能研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：河南科技大学　　学位年度：2009　　 聚氨酯涂料优异的机械性能、良好的耐磨性和附着力，使其在涂饰领域获得广泛应用。传统溶剂型聚氨酯涂料使用中存在有机溶剂挥发污染环境问题，因而促使水性聚氨（WPU）的发展。WPU 虽具有不污染环境、安全可靠、使用方便等优点以及优异的机械性能，但高质量的聚氨酯涂层要求耐候性。因此，本文选用脂肪族聚酯、脂环族异氰酸酯、亲水性羧酸型扩链剂为主要原料，通过加成聚合反应合成耐候性羧酸型水性聚氨酯分散液。　　 本文首先探讨了脂环族二异氰酸酯与亲水性羧酸型扩链剂，即异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI ) 与2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)在溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）中的反应动力学。　　以聚己二酸丁二醇酯二醇（PBA3000）、IPDI、DMPA 为主要原料，按DMPA 加料顺序，分别采用一步法和两步法合成-NCO 封端、侧链含-COOH 基团的聚氨酯预聚物，加丙酮稀释，降温至室温（25～30℃），由三乙胺（TEA）中和预聚物中-COOH 基团，水中分散，再由乙二胺（EDA）进一步扩链，之后脱除丙酮，得到耐候性羧酸型水性聚氨酯分散液。分别探讨了，聚氨酯预聚物合成工艺条件分散与扩链技术；分散液固含量相同时，离子基团含量、R 值与水性聚氨酯分散液的电导率、外观、临界聚沉值之间的关系；以及分散液中粒子的微观特性和分散液胶膜的机械性能、热性能和结构特征。研究发现，一步法与两步法合成的分散液胶膜机械性能基本一致，但一步法工艺简单；聚氨酯分子中-COOH 基团含量1.09~2.37%时，分散液均很稳定，电导率、分散液临界聚沉值Cc.c 随-COOH 基团含量的增加而增大；稳定分散液中固含量可达32.15%，透射电镜（TEM）显示分散液中粒子的粒径小于100nm；分散液胶膜的拉伸强度随聚氨酯分子中-COOH 含量的增加而增大，而断裂伸长率随-COOH 含量的增大而减小，在-COOH 含量为2.37%时拉伸强度达29MPa、断裂伸长率达510%；X-射线衍射（XRD）表明羧酸型水性聚氨酯具有较高的结晶性，且在大分子链段中软段的结晶程度高于硬段；差示扫描（DSC）、热重（TG）表明羧酸型水性聚氨酯具有较高的热性能，热分解温度高于330℃。　　

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