水性聚氨酯油墨连接料结构设计及性能研究

摘要

用异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚丙二醇（PPG）、二羟甲基丙酸（DMPA）和1,4-丁二醇为主要原材料，通过两步聚合法合成一系列水性聚氨酯（WPU）分散体。运用傅里叶红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、示差扫描量热分析（DSC）、热重分析（TGA）、X射线衍射(XRD)、偏光显微镜(POM)、接触角测试和力学性能测试等多种表征方法分析了WPU分散体的粘度、粒径、固含量以及WPU胶膜的结构、相分离程度、热性能、结晶性能、透湿性能、力学性能和透光率等。重点研究了硬段/软段的摩尔比（rm）对 WPU性能的影响，其次还研究了亲水单体（DMPA）、中和度和扩链温度对WPU性能的影响。
　　研究rm对WPU的影响时，rm分别取3,4,5，发现所制备的WPU分散体均具有较高的固含量，高达到40%、较低的粘度，其粘度范围是20-50 mp.s和较小的粒径，其粒径范围是54.7-87.9 nm。所有分散体表现出较好的电荷稳定性，其胶膜具有较低的结晶性能和较高的耐热性能，三个样品的最高热分解温度在400℃左右，硬段的降解温度在220-330℃，而软段的降解温度在330-400℃。WPU样品胶膜都具有较高的透光率，其范围在87%-99%之间。正是因为WPU具有这些特性，可以作为水性聚氨酯油墨连接料直接使用，不用去除有机溶剂。
　　研究DMPA、中和度和扩链温度对WPU性能的影响时，发现不同的DMPA含量及不同的中和度对 WPU分散体储存稳定性、粒径和粘度均有不同程度的影响，当DMPA含量大于2%时，WPU才能形成稳定的分散体，分散体粒径范围在21.5-51 nm之间。当 WPU分散体中和度小于或等于70%时,分散体不稳定。当扩链温度分别为40℃、50℃、60℃、70℃时，WPU分散体稳定性没有明显变化，胶膜吸水率降低，粘结强度增加。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 水性聚氨酯的发展状况

1.1.1 国外水性聚氨酯的发展状况

1.1.2 国内水性聚氨酯的发展状况

1.2 水性聚氨酯的分类和制备方法

1.2.1 水性聚氨酯的分类

1.2.2 水性聚氨酯的制备方法[22-25]

1.3 合成水性聚氨酯的主要原料

1.3.1 多异氰酸酯

1.3.2 多元醇化合物

1.3.3 扩链剂

1.3.4 成盐剂

1.3.5 溶剂

1.3.6 水

1.3.7催化剂

1.4 水性聚氨酯的结构与性能

1.4.1 水性聚氨酯的结构

1.4.2 水性聚氨酯的性能

1.4.3 水性聚氨酯的化学反应

1.4.4 水性聚氨酯胶膜性能

1.5 水性聚氨酯的应用

1.6 选题的目的与意义

第二章 实验部分

2.1实验原料

2.2 性能测试与结构表征

2.2.1 WPU分散体的表征

2.2.2 WPU膜的表征

2.2.3 实验仪器及型号

2.3 实验过程

2.3.1 WPU分散体的制备

2.3.2 WPU膜的制备

第三章 结果与讨论

3.1硬段/软段摩尔比（rm）对WPU性能影响

3.1.1 WPU膜的结构

3.1.2 WPU分散体的性能

3.1.3 WPU热性能及结晶性能的分析

3.1.4 WPU的接触角及表面能

3.1.5 WPU膜的吸水率

3.1.6 WPU膜的力学性能

3.1.7 WPU膜的透光率

3.2 亲水扩链剂DMPA对WPU性能的影响

3.3 中和度对WPU分散体性能的影响

3.4 扩链温度对WPU分散体性能的影响

3.4.1 扩链温度对WPU分散体稳定性的影响

3.4.2 扩链温度对WPU分散体粒径的影响

3.4.3 扩链温度对WPU胶膜吸水率的影响

3.4.4 扩链温度对WPU胶膜粘结强度的影响

第四章 结 论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果