水性超支化聚氨脂的制備及性能研究.pdf

1、日益嚴峻的環(huán)境問題催生對新型節(jié)能環(huán)保材料的需求，生產(chǎn)節(jié)能、無害、安全系數(shù)高、易處理降解的材料成為當前熱點。水性材料因使用水代替?zhèn)鹘y(tǒng)有機物做溶劑，具有成本低廉，環(huán)境友好，不易燃燒等特點，受到市場的親睞。水性聚氨酯結構具有良好的拉伸性能、撓抓性能、黏度控制、毒性低等優(yōu)勢，在高分子、新型功能材料領域被廣泛研究和應用。傳統(tǒng)的線性聚氨酯因缺少支鏈結構及交聯(lián)度低，耐水性、耐熱性、機械性能等方面劣于有機溶劑型聚氨酯。提高交聯(lián)度是解決這一缺陷的有效途徑

2、，通過引入超支化結構，結合超支化三維球狀結構黏度低、末端多官能團容易接枝改性（易于提高交聯(lián)度）、溶解性好等優(yōu)勢，可大大提升水性聚氨酯的性能。
　　本文以超支化聚酯為核，通過核接枝法，合成了多種結構類似但基團比例不同的非離子水溶性超支化聚氨酯結構，進一步探討影響其性質(zhì)的結構因素并研究了其作為涂層用樹脂的性能特征和原料配比。為超支化聚氨酯的固化成型應用以及新功能的開發(fā)提供技術支持。
　　本論文的主要過程如下:
　　①以二代

3、超支化聚酯(HBPs)為核，通過異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)中的一個異氰酸根(-NCO)與HBPs末端羥基反應形成超支化聚氨酯結構，另一份-NCO接枝水性鏈段基團聚乙二醇單甲醚1000（MPEG-1000）及不飽和雙鍵基團甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)。非離子親水鏈段MPEG的引入使分子具有了水溶性，而雙鍵則使其可實現(xiàn)自交聯(lián)或與其他不飽和基團反應形成交聯(lián)網(wǎng)狀結構，合成的水性超支化聚氨酯(WHBPU)可作為水性聚合原料或是減水添加劑使用。

4、使用（紅外表征）FT-IR、（核磁分析）1H-NMR和（凝膠色譜）GPC對產(chǎn)物WHBPU的合成過程，結構特征，分子量大小進行了表征分析。
　?、趯Ξa(chǎn)物的基礎性質(zhì)進行了研究測試，評價引入鏈段性質(zhì)對最終結構的影響。通過紫外可見光譜分析(UV-vis)、激光粒度分析儀測試WHBPU的水溶性及分散體粒徑;WHBPU的流變行為、結晶性由旋轉流變儀、XRD等表征測得，顯示分子間作用力對鏈段結構的影響進而造成表觀性質(zhì)的差異;熱力學測試中示差掃描

5、量熱DSC和熱重分析TG顯示聚合物隨著溫度的升高，在形態(tài)、分子結構發(fā)生的變化，為評價其相結構以及耐熱性提供依據(jù)。
　?、踀V-vis分析表明WHBPU水溶液在220 nm處有最大吸光度，說明其末端不飽和基團可吸收紫外光固化成型。在4％ Wt光引發(fā)劑Api-180作用下，利用紫外光將四種WHBPU固化為薄膜涂層，對其乳液穩(wěn)定性、涂層硬度、平整性、吸水率、凝膠率、固化過程等研究，總結涂層性能與分子結構以及鏈段比例間的關系。
　　

6、④最后根據(jù)WHBPU結構具有倆親性的特性，設計包覆染料亞甲基藍小分子遷移到其不良溶劑氯仿相實驗，利用UV-vis分析表征遷移亞甲基藍水相中最大吸收峰的吸光度變化，算出遷移的小分子量，驗證WHBPU的包覆遷移能力。
　　通過以上的實驗設計、結構表征、性質(zhì)分析得出:
　　WHBPU合成過程由IPDI中-NCO與HBPs的末端-OH反應形成超支化聚氨酯結構，測試分子量趨勢與設計相符但較理論值低，分子量分布良好。
　　WHBP

7、U有良好的水溶性，溶解性隨著親水基團增加而增加，在水中形成不同的形態(tài)，造成粒徑先增大后減小變化;結晶性與接枝的MPEG一致，為球晶結構，旋轉剪切使晶體結構和分子間作用被破壞，造成黏度急劇下降，表現(xiàn)出非牛頓流體的特征;溫度升高，聚合物熔融，硬軟段的受熱分解分別發(fā)生在310℃和370℃，呈倆段分解模式，耐熱性能較優(yōu)。
　　WHBPU作水性涂料樹脂，乳液穩(wěn)定性隨著親水基團含量增加而增強，漆膜綜合性能與雙鍵密度、交聯(lián)度成正比;綜合評價，W