沒食子酸改性水性聚氨酯的制備及其性能研究.pdf

1、面對日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，和資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略問題，為了緩解皮革工業(yè)中聚氨酯涂飾劑對石油基原料的依賴性和傳統(tǒng)水性聚氨酯不易降解等問題，本研究采用己二酸（AA）和從植物秸稈中提取的1,3-丙二醇（PDO）代替石油基小分子二醇，制備了一種生物相容性較好的生物質(zhì)基聚己二酸1,3-丙二醇酯二醇(PPA)，然后以制得的PPA和異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、二羥甲基丙酸（DMPA）等為原料合成了一種生物基水性聚氨酯（WPU），并采用天然多酚類化合物

2、沒食子酸（GA）對WPU進(jìn)行交聯(lián)改性，通過對其乳液性能、膠膜性能以及膠膜的生物降解性進(jìn)行研究，制得可生物降解的沒食子酸改性的水性聚氨酯（GWPU）。
　　以AA、PDO為原料，對甲苯磺酸（PTS）為催化劑，采用兩步法制備了PPA。采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化出了最佳的合成條件：即n(PDO):n(AA)1.25:1、PTS的用量為1％（以PDO和AA的總質(zhì)量為基準(zhǔn)）、減壓反應(yīng)時(shí)間為2.5h、減壓反應(yīng)溫度為125℃。在此條件下制得的

3、PPA的酸值為2.17mgKOH/g、羥值為105.8mgKOH/g。傅里葉紅外變換光譜（FT-IR）、核磁氫譜（1H-NMR）和核磁碳譜（13C-NMR）檢測結(jié)果表明反應(yīng)按照預(yù)期設(shè)計(jì)進(jìn)行，所得產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)與目標(biāo)產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)一致。凝膠滲透色譜（GPC）分析結(jié)果顯示：所得產(chǎn)物的數(shù)均相對分子質(zhì)量為1019，多分散性為1.073。與目標(biāo)產(chǎn)物數(shù)均相對分子質(zhì)量相差不大。X射線衍射（XRD）分析結(jié)果表明：該P(yáng)PA的結(jié)晶度為25.92%，具有一定的結(jié)

4、晶性，并且有多種形式的結(jié)晶。分別以合成的PPA和市售聚酯二元醇為原料合成了水性聚氨酯，結(jié)果表明，采用自制PPA制備的水性聚氨酯膠膜的彈性較好，手感柔軟，結(jié)晶度低，耐水性較差。
　　采用自制的PPA、IPDI、DMPA等為主要原料，GA為改性劑，合成了系列GWPUs。FT-IR檢測結(jié)果表明反應(yīng)按照預(yù)期進(jìn)行，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)一致。并且隨著GA用量的逐漸增大，GWPUs膠膜的拉伸強(qiáng)度由GA用量為0%（按照GA用量占反應(yīng)體系中所加入

5、物質(zhì)的總質(zhì)量計(jì)）時(shí)的16.26MPa增加為GA用量為3.3%時(shí)的41.57MPa，斷裂伸長率由GA用量為0%時(shí)的519%降低為GA用量為3.3時(shí)的279%，耐水性從GA用量為0%時(shí)的156%降低到GA用量為3.3%時(shí)的31%。差示量熱掃描儀（DSC）測定結(jié)果表明：隨著GA用量的增加，其膠膜的軟段和硬段的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均向高溫方向出現(xiàn)了不同程度的偏移。TG和DTG測定結(jié)果表明：隨著GA用量的增加，GWPUs膠膜的耐熱穩(wěn)定性逐漸提升，當(dāng)其膠

6、膜熱損失率為50%時(shí)，GWPUs膠膜的降解溫度由GA用量為0%時(shí)的361.7℃增加到GA用量為3.3%時(shí)的385.2℃。XRD測定結(jié)果表明：隨著GA用量的增加，GWPUs膠膜的結(jié)晶度由GA用量為0%時(shí)的6.97%降低為GA用量為3.3%時(shí)的0.35%。原子力顯微鏡(AFM)測定結(jié)果表明：隨著GA用量的逐漸增加，其膠膜表面Ra值由GA用量為0%時(shí)的4.56nm降低為GA用量為3.3%時(shí)的2.69nm。透射電子顯微鏡（TEM）和乳液粒徑測定