耐候性羧酸型水性聚氨酯分散液的制備與性能研究.pdf

1、聚氨酯涂料優(yōu)異的機(jī)械性能、良好的耐磨性和附著力，使其在涂飾領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯涂料使用中存在有機(jī)溶劑揮發(fā)污染環(huán)境問題，因而促使水性聚氨酯(WPU)的發(fā)展。WPU雖具有不污染環(huán)境、安全可靠、使用方便等優(yōu)點(diǎn)以及優(yōu)異的機(jī)械性能，但高質(zhì)量的聚氨酯涂層要求耐候性。因此，本文選用脂肪族聚酯、脂環(huán)族異氰酸酯、親水性羧酸型擴(kuò)鏈劑為主要原料，通過加成聚合反應(yīng)合成耐候性羧酸型水性聚氨酯分散液。
　　 本文首先探討了脂環(huán)族二異氰酸酯與親

2、水性羧酸型擴(kuò)鏈劑，即異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)與2,2-二羥甲基丙酸(DMPA)在溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的反應(yīng)動力學(xué)。結(jié)果表明：IPDI的反應(yīng)活性較低，其與DMPA反應(yīng)活化能為Ea=68.7kJ/mol，反應(yīng)速率常數(shù)k遵循Arrhenius方程。
　　 以聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA3000)、IPDI、DMPA為主要原料，按DMPA加料順序，分別采用一步法和兩步法合成-NCO封端、側(cè)鏈含-COOH基團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚

3、物，加丙酮稀釋，降溫至室溫(25～30℃)，由三乙胺(TEA)中和預(yù)聚物中-COOH基團(tuán)，水中分散，再由乙二胺(EDA)進(jìn)一步擴(kuò)鏈，之后脫除丙酮，得到耐候性羧酸型水性聚氨酯分散液。分別探討了，聚氨酯預(yù)聚物合成工藝條件、分散與擴(kuò)鏈技術(shù)；分散液固含量相同時，離子基團(tuán)含量、R值與水性聚氨酯分散液的電導(dǎo)率、外觀、臨界聚沉值之間的關(guān)系；以及分散液中粒子的微觀特性和分散液膠膜的機(jī)械性能、熱性能和結(jié)構(gòu)特征。研究發(fā)現(xiàn)，一步法與兩步法合成的分散液膠膜機(jī)械

4、性能基本一致，但一步法工藝簡單；聚氨酯分子中-COOH基團(tuán)含量1.09～2.37[％]時，分散液均很穩(wěn)定，電導(dǎo)率、分散液臨界聚沉值Cc.c隨-COOH基團(tuán)含量的增加而增大；穩(wěn)定分散液中固含量可達(dá)32.15[％]，透射電鏡(TEM)顯示分散液中粒子的粒徑小于100nm；分散液膠膜的拉伸強(qiáng)度隨聚氨酯分子中-COOH含量的增加而增大，而斷裂伸長率隨-COOH含量的增大而減小，在-COOH含量為2.37[％]時拉伸強(qiáng)度達(dá)29MPa、斷裂伸長率達(dá)