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水性聚氨酯取代溶剂型聚氨酯是当今聚氨酯工业的一个重要发展方向。然而,目前国内水性聚氨酯存在的主要问题是:耐水性和耐溶剂性能等较差,往往限制了它的使用范围。因为要制备稳定的聚氨酯水分散液,聚氨酯树脂分子量就不能太大,否则难以水合分散;而要提高涂膜性能,就必须提高树脂的分子量。此时,乳液的分散稳定性和涂膜的性能要求就存在着矛盾,这是目前水性聚氨酯迫切需要解决的主要问题。 文章第一部分简单介绍了水性聚氨酯近年来的发展和应用情况,对水性聚氨酯的制备方法进行了详细的介绍。同时介绍了国内外近年来水性聚氨酯改性方法研究进展的情况,通过对各种各种方法优缺点的比较和分析,提出了交联改性是提高水性聚氨酯耐介质性和物理机械性能最有效的方法之一,具有重要的理论和实际意义。确定了本课题的研究意义及研究内容。 第二部分首先以甲基丙稀酸缩水甘油酯(GMA)、苯乙烯(St)和丙稀酸丁酯(BA)为主要原料,过硫酸钾(ASP)为引发剂,十二烷基磺酸钠(SDS)为乳化剂,采用预乳化半连续的乳液聚合工艺,制备环氧乙烯基聚合物乳液。然后把制备的环氧乙烯基聚合物乳液与以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),聚氧化丙烯二元醇(PPG-1000),二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料制备的羧酸型水性聚氨酯分散乳液复合,制得了一种单组份自交联型丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液。 考察了改性单体GMA的含量对乳液粒径、胶膜断裂伸长率、拉伸强度及吸水率的影响。通过傅立叶红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、透射电镜(TEM)及光散射粒度仪等对改性材料的结构进行了表征并分析了材料结构与性能之间的关系。研究结果表明:GMA的引入,可以使聚氨酯材料在耐水性、硬度、耐热性等方面得性能以大幅度的改善。稳定性研究结果表明,制备的自交联型聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的机械稳定性,达到纯单组份水性聚氨酯乳液的水平,pH值适应范围为6~7 第三部分以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),聚氧化丙烯二元醇(PPG210,Mn=1000),甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、己二酸二酰肼(ADH)和二丙酮丙烯酰胺(DAAM)等为主要原料,采用原位乳液聚合法,合成了酮肼、环氧羧基双重自交联型聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)复合乳液。研究了酰肼基/异氰酸酯基、酮羰基/酰肼基和环氧基团含量对乳液制备过程、乳液及涂膜性能的影响。结果表明,取酰肼基与未反应的异氰酸酯基的摩尔比在1.8左右,DAAM质量分数控制在1.30％～1.40％时制备的乳液稳定,乳液胶粒平均粒径分布均匀。