氟化超支化水性聚氨酯的合成與性能研究.pdf

1、聚氨酯中的軟硬段比例可以調(diào)控，既可以制造很硬的產(chǎn)品，又可以制備很軟、彈性很好的產(chǎn)品，而且聚氨酯具有良好的生物相容性，這使得聚氨酯在涂料、泡沫材料、粘合劑、工程部件、彈性體和生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。水性聚氨酯以水為分散介質(zhì)具有無污染、無毒、容易運輸?shù)葍?yōu)點。近年來，隨著人們環(huán)保意識的增強和國家法律法規(guī)的限制，使得水性聚氨酯有逐步取代溶劑型聚氨酯的趨勢。水性聚氨酯因為具有良好的性能已廣泛應(yīng)用于涂料、膠黏劑等行業(yè)，水性聚氨酯在合成過程中

2、需要在分子鏈中引入親水基團，從而提高聚氨酯水分散性，同時這又降低了水性聚氨酯的耐水性。為了彌補這些的不足，可以入了疏水性強的基團，尤其是氟碳鏈段來增加其耐水性。超支化聚合物具有大量的端基，可以對其做多方面改性，制備出優(yōu)良的超支化聚合物產(chǎn)品，超支化聚氨酯不僅具備一般超支化聚合物的優(yōu)點，如低粘度、低熔點、易溶解、多端基官能團、分子鏈無纏結(jié)等優(yōu)點，還具有聚氨酯的良好的耐磨性、熱穩(wěn)定性、柔韌性和耐溶劑性等特點。
　　本文第一章首先介紹了合

3、成超支化聚氨酯的三種主要方法:單單體合成法、雙單體合成法和超支化聚合物擴鏈法;然后介紹了超支化聚氨酯的主要表征方法，即超支化聚合物的支化度，介紹了支化度的定義與測試方法;超支化聚氨酯具有特殊的性能使其在一些方面具有特殊的應(yīng)用，如在超支化聚合物涂料、阻尼材料、聚合物固體電解質(zhì)和形狀記憶材料等方面有應(yīng)用。最后介紹了丙烯酸酯和有機氟對水性聚氨酯的改性研究。
　　本文第二章以IPDI、DMPA和二乙醇胺(DEOA)為原料，合成出了超支化聚

4、氨酯核HBPU-0;以IPDI、聚醚多元醇(N220)、DMPA及甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)等原料合成帶有雙鍵的線性聚氨酯，然后把線性聚氨酯接枝到HBPU-0上，-COOH經(jīng)過三乙胺(TEA)中和成鹽后，分散在水中，最后添加擴鏈劑乙二胺(EDA)在水中進行擴鏈，再與甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)反應(yīng)，制備了由有機氟改性的超支化聚氨酯。通過紅外光譜和核磁共振對聚合物進行表征，并研究了加入HEMA對乳液粒徑、乳液的機械穩(wěn)定性以及膠膜的力學(xué)

5、性能、水接觸角、吸水率和熱性能的影響。測試結(jié)果表明:隨著有機氟含量的增加，乳液水接觸角和粒徑增大，膠膜的拉伸強度升高，斷裂伸長率下降，吸水率下降。加入有機氟后，膠膜耐熱性有所提高，當有機氟含量為10％時，綜合性能最佳，此時乳液粒徑為145nm，膠膜的水接觸角為93.4°，拉伸強度為11.7MPa，斷裂伸長率為360％，48h吸水率為6.12％。
　　本文第三章首先以甲苯二異氰酸酯(TDI)、N220、DMPA、HEMA為主要原料，

6、合成了含雙鍵的線性聚氨酯預(yù)聚體，然后加入自制的超支化聚氨酯核HBPU-0當交聯(lián)劑，經(jīng)過中和、擴鏈和乳化等步驟后，再與有機氟單體、丙烯酸酯單體進行自由基聚合，合成了含有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的有機氟/丙烯酸酯改性超支化水性聚氨酯FHBPUA。紅外測試表明有機氟已經(jīng)被接入到聚氨酯中。加入有機氟后，F(xiàn)HBPUA的耐熱性、疏水性都有所提高。通過一系列測試表明，隨著有機氟含量的增加，乳液粒徑和拉伸強度逐漸增大，斷裂伸長率和吸水率下降。當有機氟含量為10％時，F(xiàn)

7、HBPUA的綜合性能較好，此時其乳液粒徑為120nm，拉伸強度為13.1MPa，斷裂伸長率為403.2％，24h吸水率為5.89％。
　　本文第四章首先合成了具有長支鏈結(jié)構(gòu)的含氟二元醇DEFA，用DEFA部分代替小分子擴鏈劑合成線型聚氨酯預(yù)聚體，然后加入自制的超支化聚氨酯核HBPU-0當交聯(lián)劑，最后用乙二胺擴鏈，合成了含氟二元醇改性超支化水性聚氨酯(FHBPU)乳液。紅外測試表明DEFA已經(jīng)被接入到超支化聚氨酯中。加入DEFA后，