侧链含氟HTPB型水性聚氨酯树脂的制备与性能研究

摘要

近年来针对水性聚氨酯耐水性能不足的缺点，研究人员通过采用丙烯酸酯、有机硅和有机氟等对聚氨酯进行改性，取得了一定的成绩。但仍然存在生产成本较高，工艺复杂等问题。本文在合成 HTPB型水性聚氨酯的基础上，添加含氟丙烯酸酯单体进行自由基聚合，制备了新型含氟水性聚氨酯树脂（FWPU），取得了较好的研究结果。
　　本文采用预聚体法制备了一系列端羟基聚丁二烯（HTPB）改性的水性聚氨酯分散体，运用正交和均匀试验设计回归分析，考察HTPB、2,2-二羟甲基丁酸（DMBA）、异氰酸酯指数（r）和软段比例（w软段）四个因素对分散体性能的影响。结果表明：随着DMBA含量的增加，分散体粒径减小，胶膜吸水率、拉伸强度和标称应变增大；随着 HTPB添加量的增加，分散体粒径增大，吸水率和标称应变减小，拉伸强度先减小后增大。当r=1.1，wDMBA=5.0％，w软段=60%，wHTPB/软=35%时，树脂吸水率可降至3.2%。
　　在“粒子设计”的思想指导下，以富含双键的HTPB型水性聚氨酯分散体为反应性微凝胶，添加甲基丙烯酸十二氟庚酯（F12HA）单体，采用无皂细乳液聚合法制备FWPU。应用热重分析（TGA）、透射电子显微镜（TEM）、动态激光散射粒度分析、X射线光电子能谱分析（XPS）等表征手段，系统研究了乳液聚合工艺、引发剂种类、含氟单体用量等因素对分散体和树脂性能的影响。研究结果显示，当F12HA用量为20wt%时，分散体平均粒径在100nm左右，颗粒有明显的过渡层型核壳结构，而且改性后树脂耐热性能提升了近14℃；接触角测试结果表明，热处理作用可降低树脂的表面自由能，最低可达17.5mJ·m-2，XPS测试结果显示，这是由于升温作用下，含氟链段会向树脂-空气界面迁移富集，并且由表及里呈梯度分布。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 水性聚氨酯化学

1.3 乳液聚合工艺研究现状

1.4 HTPB型聚氨酯树脂研究进展

1.5 含氟水性聚氨酯树脂（FWPU）研究进展

1.6 论文的提出

1.7 主要研究内容

1.8 论文的创新之处

第2章 HTPB型水性聚氨酯树脂的制备研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 侧链含氟HTPB型水性聚氨酯树脂的制备研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 侧链含氟HTPB型水性聚氨酯树脂的性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 全文结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果