【硕士】环氧树脂开环复合改性水性聚氨酯及研究

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内容简介

　　【硕士】环氧树脂开环复合改性水性聚氨酯及研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：安徽大学　　学位年度：2010　　 环氧树脂改性水性聚氨酯后预聚体分子链中还存在部分环氧环基团，而环氧环的活性比较高，很容易被一些活性起始剂开环，如胺类化合物。在水性聚氨酯后扩链过程中，往往需要用三乙胺来中和和乙二胺做扩链剂，而这类物质都会存在或多或少的与环氧基团反应，消耗了配方设计中的数值。另外一些特殊单官能团化合物利用环氧树脂中的环氧环接到环氧树脂分子链上，再通过环氧树脂的多羟基接到水性聚氨酯分子链上，形成另一种“双改性”水性聚氨酯。本论文选择了酸类化合物、硅类化合物及胺类化合物分别作为环氧树脂开环的起始剂，然后引入聚氨酯分子链上，制备“双改性”水性聚氨酯材料。　　 1. 乳酸/环氧树脂开环双改性水性聚氨酯的制备与表征　　 本章节选择低分子量乳酸作为环氧树脂的起始剂参与开环反应，通过红外谱图和核磁谱图（氢谱）表征开环反应程度；何种酸类物质能够参与开环反应和环氧入方式能制得稳定的水性聚氨酯乳液进行了比较；并对材料进行了拉伸、吸水率及MCC方面的测试，与未改性前进行比较，同时还讨论了LEpoxy加入量对水性聚氨酯材料性能的影响，结果表明：　　（1）通过红外谱图和核磁（氢谱）谱图表明，在110℃-120℃下反应8h后，乳酸参与了开环反应，且过量的乳酸能够完全打开环氧环；而分子链长的弱酸类硬脂酸很难合成稳定的乳液。　　（2）从拉伸、吸水率曲线图表明, LEpoxy对水性聚氨酯胶膜具有补强的作用，且随着加入量的增大，强度变大；聚氨酯分子链引入交联网络结构，提高了胶膜的耐水性。　　（3）MCC曲线可以看出，改性后的水性聚氨酯材料的热解行为发生了较大的改变，其耐热氧化降解有所提高。　　 2. KH550/环氧树脂开环双改性水性聚氨酯的制备与表征　　 本章节选择含硅类化合物KH550作为环氧树脂的起始剂参与开环反应，然后引入聚氨酯主链上，得到双改性的水性聚氨酯材料。研究了KH550参与开环反应所需的条件，并对改性的水性聚氨酯材料进行了拉伸、吸水率、接触角、动态红外、DSC、TG、MCC等面的测试，与材料改性前进行比较，同时还讨论了不同摩尔开环比和KEpoxy加入量对水性聚氨酯材料性能的影响。结果表明：　　（1）KH550 参与开环反应条件比较简单，KH550 结构中伯胺活性较高，在20-25℃就能参与开环反应　　（2）乳液稳定性测试表明：环氧树脂引入聚氨酯结构后，胶体的粒径增大，稳定性下降，需提高亲水物质DMPA 的加入量；　　（3）拉伸实验测试：在加入为6%合成最稳定的乳液前提下，随着开环比的增大，胶膜的拉伸强度逐渐变小，断裂伸长率变化较小；相同开环比0.8:1 前提下，随着KEpoxy 加入量增大，拉伸强度先增大后减小，而断裂伸长率则逐渐减小；　　（4）吸水率和接触角测试表明：改性后的水性聚氨酯耐水性较好；　　（5）通过动态红外和DSC 测试表明：胶膜分子结构中氢键随温度的升高逐渐漂移；环氧树脂和NCO 在聚合过程中形成了较为密集的交联网络，软硬段形成比较均一的相；　　（6）通过TG、MCC 测试表明：改性后的水性聚氨酯较未改性材料热解性能提高了。　　 3.IPDA/环氧树脂开环双改性水性聚氨酯的制备与表征　　 本章节选择IPDA 作为环氧树脂的起始剂参与开环反应，然后引入聚氨酯主链上，得到双改性的水性聚氨酯材料。研究了IPDA 参与开环反应所需的条件，并对改性的水性聚氨酯材料进行了粒径、拉伸、吸水率、TG、MCC 等面的测试，与材料改性前进行比较。结果表明：　　（1）开环后的环氧树脂加入量增大，胶体的粒径渐变粗，粒径分布逐渐相对分散；　　（2）从拉伸、吸水率曲线图表明, IEpoxy 对水性聚氨酯胶膜具有补强的作用，且随着加入量的增大，强度变大；聚氨酯分子链引入交联网络结构，提高了胶膜的耐水性；　　（3）通过TG、MCC 测试表明:改性WPU 涂膜的耐热性和耐热解性能都提高了。　　

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