聚硅氧烷改性自交聯(lián)水性聚氨酯的制備和性能研究.pdf

1、水性聚氨酯(WPU)是水性聚合物領(lǐng)域里應(yīng)用極為廣泛的一類材料。相比傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯，WPU具有更加清潔、安全、高效的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，符合綠色化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)和環(huán)境保護(hù)的社會(huì)需要。為了提高水性聚氨酯的應(yīng)用性能，以各種有機(jī)硅對(duì)WPU進(jìn)行雜化改性是當(dāng)前WPU領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)之一。本論文將端羥丙基聚二甲基硅氧烷（HP-PDMS）引入異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI)與聚碳酸酯二醇(PC2000)的共聚體系，以二羥甲基丁酸(DMBA)作為親水單體，并

2、進(jìn)一步通過封端劑設(shè)計(jì)引入后交聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過小分子三官能共聚單體引入內(nèi)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，采用預(yù)聚體法制備了具有良好的分散體穩(wěn)定性，而且乳膠膜耐水性、力學(xué)性能等綜合性能優(yōu)秀的WPU乳液，并系統(tǒng)的對(duì)共聚物組成以及合成變量等對(duì)分散體穩(wěn)定性、乳膠膜結(jié)構(gòu)以及性能的影響進(jìn)行了研究。本論文的主要內(nèi)容:
　　(1)設(shè)計(jì)了三種不同的方法用于制備HP-PDMS共聚改性WPU，并通過對(duì)聚合產(chǎn)物的乳化過程、乳液粒徑以及乳液貯存穩(wěn)定性的研究，對(duì)制備方法實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化。通過

3、兩步加料方法，在DBMA用量5wt％、HP-PDMS添加比例從10wt％到30wt％，固含量30％的條件下，可以獲得數(shù)均粒徑50nm以內(nèi)的粒徑WPU乳液。
　　(2)用功能單體封端法對(duì)含上述PDMS改性WPU體系進(jìn)行自交聯(lián)改性，發(fā)現(xiàn)以5-羥基2-戊酮作為封端劑的封端效率較低，而且其引入會(huì)導(dǎo)致WPU乳液失穩(wěn);含硅封端單體γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)對(duì)本論文制備的含PDMS聚氨酯封端效果優(yōu)異，在DBMA用量5wt％、HP-PD

4、MS用量10wt％到30wt％之間、KH550用量3wt％到15wt％之間，均可制備得到穩(wěn)定的烷氧基硅烷封端PDMS改性PU乳液。研究了烷氧基硅烷結(jié)構(gòu)的引入及其自交聯(lián)反應(yīng)對(duì)該系列乳液膠膜的性能的影響，并用傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、動(dòng)態(tài)機(jī)械分析(DMA)等手段表征了膠膜內(nèi)微相分離的行為，發(fā)現(xiàn)在HP-PDMS用量20wt％、KH550用量6wt％到9wt％之間時(shí)，可以獲得性能良好的WPU膜，并且發(fā)現(xiàn)熱處理對(duì)膠膜吸水率的降低有很大作用。

5、系統(tǒng)研究了乳化溫度、中和度、分散功率、固含量對(duì)WPU乳液粒徑和穩(wěn)定性之間的影響，發(fā)現(xiàn)有機(jī)硅結(jié)構(gòu)的引對(duì)WPU的自乳化能力和乳液穩(wěn)定性有顯著影響，表現(xiàn)為乳液粒徑對(duì)貯存時(shí)間、溫度、中和度、分散功率等的響應(yīng)性隨含硅組分的不同存在明顯差異。
　　(3)為了進(jìn)一步提高WPU成膜中的交聯(lián)效率，進(jìn)一步提高膠膜的力學(xué)性能并降低吸水率，本論文進(jìn)一步向上述含硅自交聯(lián)WPU合成中引入適量的三羥甲基丙烷(TMP)，并研究了TMP的共聚對(duì)乳液性能和膠膜性能影