单组分常温自交联水性聚氨酯分散体的合成与性能研究-高分子化学与物理专业论文.docxVIP

摘要 摘要 单组分常温自交联水性聚氨酯分散体的合成与性能研究 单组分常温自交联水性聚氨酯分散体的合成与性能研究 I I PAGE PAGE IV 单组分常温自交联水性聚氨酯分散体的合成与性能研究 摘 要 水性聚氨酯分散体具有良好的物理机械性能，耐磨性、抗张强度、抗冲击性 能和低温柔顺性，广泛用于涂料、胶粘剂、织物整理、皮革涂饰剂及油墨等领域。 但是一般的线性的水性聚氨酯往往存在耐水性、耐溶剂性较差等缺点。交联是提 高水性聚氨酯性能的有效方法之一。一般，按照交联的形式可以把交联水性聚氨 酯分散体分为：外交联、内交联、自交联体系。自交联水性聚氨酯分散体，因单 组分包装、储存稳定，后交联等优点，是交联水性聚氨酯分散体的发展的重要方 向。本文利用环氧基和羧基在酸催化的条件下常温发生反应的原理，总结前人工 作的基础上合成了两种单组分常温自交联水性聚氨酯分散体。 1.无规共聚的单组分常温自交联分散体. 利用甲基丙稀酸缩水甘油醚、苯乙烯和丙稀酸丁酯，采用预乳化半连续的乳 液聚合的工艺，制备环氧乙烯基聚合物乳液。把制备环氧乙烯基聚合物乳液与特 制的羧酸型水性聚氨酯分散体复合，制备环氧基团无规分布的单组分常温自交联 分散体。 2. 环氧核壳型单组分常温自交分散体。 利用甲基丙稀酸缩水甘油醚、苯乙烯和丙稀酸丁酯，以磺酸型水性聚氨酯分 散体作为种子，采用预乳化半连续种子乳液聚合的工艺聚合环氧乙烯基核壳乳 液。把制备核壳乳液再与特制的羧酸型水性聚氨酯分散体复合，制备核壳型单组 分常温自交联分散体。 通过激光纳米粒径仪和透射电镜分别对单组分常温自交联水性聚氨酯分散 体粒径大小分布和乳胶粒子形貌的研究，表明单组分自交联水性聚氨酯分散体有 较高稳定性，受羧基中和影响较小。利用傅立叶红外光谱（FI-IR）详细研究了 环氧基和羧基交联反应与固化时间的关系，验证了环氧基和羧基在常温下就可以 发生反应，发现交联反应主要发生在成膜过程中，成膜过程中进一步进行。通过 对环氧基分布不同的自交联乳液胶膜性能的对比研究，揭示当环氧在核相时，更 有利于聚合物分子链的扩散和化学交联反应进行，具有较高的交联密度、较好的 力学性能、较好的耐水性和耐溶剂性。通过动态力学（DMTA）分析、热重分析 (TGA)分析研究了环氧基团和羧基交联对聚氨酯的微相分离、玻璃化转变温度及 耐热性能的影响，揭示了交联结构与性能的关系。提出了单组分常温自交联水性 聚氨酯分散体交成膜过程。 关键词：单组分 自交联 水性聚氨酯分散体 环氧类交联剂 种子乳液聚合 III III PAGE PAGE IV Studies on Synthesis and Properties of one pack ambient self crosslinkable aqueous polyurethane dispersion Abstract Aqueous polyurethane dispersion(PUD) are widely used in coating, adhesive, textile finishings，leather finishings and printing ink et al, because of their high performation. Polyurethanes are known to deliver excellent abrasion resistance, tensile strength, impact strength and good low temperature flexibility. Due to process considerations, most aqueous polyurethane dispersions are linear thermoplastic. To improve chemical resistance and water resistance, polyurethane dispersion can be crosslinked by variety of crosslinkers. Generally，crosslinked polyurethane dispersions can be classified: extracrosslinking, intracrosslinking and selfcrosslinking. Selfcrosslinking is one of important develop trend due to one pack, store stabilization, post crosslinking after formation. Catalyzed by acid,