丙烯酸酯改性水性聚氨酯的結(jié)構(gòu)及性能研究

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時(shí)間:2018-11-08

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1、分類號(hào):TQ630.1單位代碼:10190研究生學(xué)號(hào):201506019密級(jí):公開(kāi)碩士學(xué)位論文林榮茜2018年6月丙烯酸酯改性水性聚氨酯的結(jié)構(gòu)及性能研究StudyonStructureandPropertiesofWaterbornePolyurethaneModifiedbyAcrylate碩士研究生:林榮茜導(dǎo)師:周超教授申請(qǐng)學(xué)位:理學(xué)碩士學(xué)科:高分子化學(xué)與物理所在單位:化學(xué)工程學(xué)院答辯日期:2018年6月授予學(xué)位單位:長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的碩士學(xué)位論文《丙烯酸酯改性水性聚氨酯的結(jié)構(gòu)及

2、性能研究》,是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下,獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名:日期:長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解“長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)研究生學(xué)位論文版權(quán)使用規(guī)定”,同意長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版,允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編

3、入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,也可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。保密的論文在解密后遵守此規(guī)定。作者簽名:日期:摘要摘要水性聚氨酯(WPU)不僅具有綠色環(huán)保的特點(diǎn),而且由于其特殊的結(jié)構(gòu)而賦予了獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),如軟硬可調(diào)、耐磨性好、耐候性好、附著力高等優(yōu)點(diǎn)已引起了廣泛的關(guān)注。高性能與低的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量兼具的WPU已被廣泛的應(yīng)用于涂料、木器漆、皮革、紡織和膠黏劑等領(lǐng)域。但WPU也有其固有缺點(diǎn),如耐水性差、力學(xué)性能不佳、耐光性差、原材料相對(duì)昂貴等。而丙烯酸酯卻在耐水性、耐黃變、耐老化性等方面有顯著優(yōu)勢(shì)但其熱粘

4、冷脆。常鑒于此,利用兩者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)將其有機(jī)的結(jié)合起來(lái),取長(zhǎng)補(bǔ)短協(xié)同發(fā)揮各自的長(zhǎng)處。本研究利用丙烯酸酯類單體對(duì)PU進(jìn)行改性,同時(shí)引入少量的有機(jī)硅,制備雙改性的水性聚氨酯-聚丙烯酸酯(WPUA)復(fù)合乳液,并以此為基礎(chǔ),從粒子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路著手,分別通過(guò)改變丙烯酸酯類單體的加入方式來(lái)獲得乳液粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的WPUA和引進(jìn)交聯(lián)劑合成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的WPUA,系統(tǒng)地研究了復(fù)合乳液以及其涂膜的結(jié)構(gòu)與性能,并闡述了結(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)系。首先,以聚四氫呋喃醚二醇(PTMG)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、二羥甲基丙酸(DMPA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS

5、)等為主要原料,通過(guò)逐步聚合機(jī)理先制備出PU預(yù)聚體,然后通過(guò)改變丙烯酸酯單體的加料方式制備出三種不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的WPUA乳液粒子,分別為核殼結(jié)構(gòu)(core-shell)、反相核殼結(jié)構(gòu)(inversedcore-shell)和半網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)(semi-IPN)并得到了穩(wěn)定的WPUA復(fù)合乳液。透射電鏡(TEM)照片證明成功合成出了三種不同結(jié)構(gòu)的乳液粒子。結(jié)果發(fā)現(xiàn),具有核殼結(jié)構(gòu)的WPUA拉伸強(qiáng)度最大,但斷裂伸長(zhǎng)率較低;具有semi-IPN結(jié)構(gòu)的WPUA其耐水性最好,接觸角較大吸水率較低,但熱穩(wěn)定性不如其他兩種結(jié)構(gòu)的WPUA。其次,在丙烯酸酯

6、改性聚氨酯的基礎(chǔ)上,再引入交聯(lián)劑二乙烯基苯(DVB)合成了貯存穩(wěn)定的交聯(lián)型WPUA復(fù)合乳液,改性后的涂膜具有良好的耐水性和力學(xué)性能,且微觀形態(tài)為類似核殼結(jié)構(gòu),主要討論了DVB的用量對(duì)復(fù)合乳液及其涂膜性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),引入交聯(lián)劑,對(duì)乳液粒徑影響較大,隨著交聯(lián)劑的含量增加,乳液粒徑隨之減小且分布變窄;交聯(lián)劑增加,其涂膜的拉伸強(qiáng)度、耐水性和熱穩(wěn)定性均有所增強(qiáng)。關(guān)鍵詞:水性聚氨酯丙烯酸酯改性結(jié)構(gòu)性能IAbstractAbstractWaterbornepolyurethanenotonlyhasthecharacteristicofen

7、vironmentalprotection,butalsohasuniquephysicalandchemicalproperties,suchastheadvantagesoftheadjustabilityofhardandsoftsegments,goodabrasionresistance,goodweatherresistance,andhighadhesion,whichhadattractedextensiveconcerns.WPU,whichcombineshighperformanceandlowvolatile

8、organiccompound(VOC)content,hasbeenwidelyusedincoating,woodcoating,leather,textileandadhesive,etc.However,WPUalsohasi

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