環(huán)氧蓖麻油改性MDI型水性聚氨酯的制備及性能研究.pdf

1、水性聚氨酯(WPU)以水作為分散介質，是一種環(huán)境友好的綠色材料，具有揮發(fā)性有機化合物含量低和節(jié)約能源的特點，被廣泛應用于各個領域。然而，單純的水性聚氨酯乳液在性能上不能滿足要求，如漆膜力學性能不佳、耐水性差、硬度低等，因此需對水性聚氨酯進行改性。由于環(huán)境污染和能源短缺的問題，需要找出可再生、可降解、價格低廉的物質來改性聚氨酯，蓖麻油(CO)因含有雙鍵、羥基、酯基的官能團，對其進行環(huán)氧化處理，得到環(huán)氧蓖麻油(ECO)。用ECO改性WPU可

2、達到環(huán)氧樹脂改性水性聚氨酯的效果，這也是綠色創(chuàng)新型的研究方向。
　　本研究首先采用單因素實驗法，以蓖麻油(CO)、乙酸(CH3COOH)、雙氧水(H2O2)、酸性氧化鋁等合成環(huán)氧蓖麻油。主要研究了羧酸類型、反應時間、反應溫度、H2O2滴加溫度及用量等因素對環(huán)氧反應的影響。環(huán)氧蓖麻油的最佳合成條件為:n(CO的雙鍵)∶n(CH3COOH)∶n(H2O2)=1∶1.3∶2.5，酸性氧化鋁質量為CO的10％，尿素的質量為CO質量的0.3

3、％，H2O2滴加溫度55℃，滴加完在65℃下反應12.5 h，粗產物經過洗滌、脫水后得到環(huán)氧值最高為3.12％的環(huán)氧蓖麻油。主要采用紅外光譜(FT-IR)和鹽酸丙酮法對產物進行表征測試。
　　利用上述制備的ECO去改性水性聚氨酯，選取低毒的二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、聚乙二醇600(PEG600)、2，2-二羥甲基丙酸(DMPA)、1，4-丁二醇(BDO)、三乙胺(TEA)等制備了乳液及膠膜，探討了制備過程中的反應條件和反應物

4、用量的影響。實驗證明:預聚在75～80℃反應2.5 h左右，然后在65～70℃下擴鏈，最后室溫中和及乳化。當wECO=5.5％時，所得乳液和膠膜性能最佳。采用傅里葉紅外光譜(FT-IR)、熱重(TG)、透射電鏡(TEM)、接觸角測量儀、力學測試等表征方法，研究了改性對水性聚氨酯結構與性能的影響。
　　同時，本研究也制備了雙酚A型環(huán)氧樹脂(E-44)改性水性聚氨酯，探討了與ECO改性水性聚氨酯性能上的差異。ECO改性水性聚氨酯膠膜的