高固含量水性聚氨酯的制备及其性能研究.pdfVIP

高固含量水性聚氨酯的制备及其性能研究 高固含量水性聚氨酯的制备及其性能研究 摘 要 随着社会对环保意识的加强，水性聚氨酯的研究逐渐成为主流。与溶剂型聚 氨酯相比，水性聚氨酯存在蒸发潜热高、干燥速度慢、制备过程黏度高等问题， 导致生产及应用成本高，从而使得市场上仍以溶剂型聚氨酯产品为主。现有的水 性聚氨酯制备过程中，往往会加入少量有机溶剂以调整体系分散性，这从严格意 义上来说，并不是真正的水性聚氨酯，并且溶剂的添加仍会对环境造成影响，而 杜绝有机溶剂又不利于固含量的提高。此外，有关水性聚氨酯应用方面的研究较 丰富，但关于其结构与性能系统研究的文献不多。 本文通过调控支链结构，成功合成高固含量无溶剂型水性聚氨酯，探究了交 联剂种类、交联剂引入量、固含量对水性聚氨酯乳液及泡沫的稳定性、黏度、触 变性、黏弹性的影响。通过红外光谱(FT-IR) 、电子显微镜、旋转黏度计和平板 流变仪等仪器进行测试表征。其中，实验分别以季戊四醇、双季戊四醇和超支化 聚酯H103 为交联剂。结果表明： （1）通过调控支链结构能提早相转变点出现，乳液固含量可达到55 wt.%， 尤其引入H103 乳液固含量可达60 wt.%；体系交联度增加能使交联网络结构更 加完善，乳液稳定性增加；交联密度会影响乳液流变性，交联密度增加，乳液非 牛顿流体特性增加，触变性减小，流动性增加，黏弹性行为增加。通过改变交联 密度能一定程度控制乳液发泡性和泡沫稳定性，在较低或较高的交联度下，乳液 发泡性小，泡沫半衰期短；支链结构也会影响泡沫流变性，一定范围内，支链结 构增加，泡沫黏度基本下降，非牛顿流体特性明显，触变性减小，黏弹性增加。 此外，交联密度还会影响膜的耐溶剂性，交联密度增加，膜的耐水性和耐溶剂性 增加。 （2 ）通过调控固含量能影响乳液流变性，固含量降低会导致乳液被稀释， 乳液黏度下降，非牛顿流体特性不明显，触变性和黏弹性减小；固含量降低还会 增加体系内异氰酸根与水反应，影响发泡倍率和泡沫稳定性；泡沫流变性同样受 固含量影响，一定范围内，固含量降低会导致泡沫黏度降低，触变性减小，黏弹 性减小。水参与反应生成脲键，使得膜在低固含量下也具有一定交联度，但固含 量过低，水的稀释作用会增强。 关键词：水性聚氨酯，高固含量，泡沫，交联剂 I 浙江工业大学硕士学位论文 PREPARATION AND PROPERTIES OF HIGH SOLID CONTENT WATERBORNE POLYURETHANE ABSTRACT With the strengthening of environmental awareness in society, research on waterborne polyurethane has gradually become popular. Compared with solvent-based polyurethanes, water-based polyurethanes have problems such as high latent heat of vaporization, slow drying speed, and high viscosity in the preparation process, resulting in high production and application costs, and thus the market is still dominated by solvent-based polyurethane products. In the preparation process of the existing waterborne polyurethane, a small amount of organic solvent is often added to adj