羟丁胶环氧树脂改性单组分水性聚氨酯及其纳米改性研究

摘要

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。水性聚氨酯按使用形式分为单组分及双组分两种。其中单组分水性聚氨酯与双组分水性聚氨酯相比,具有储存稳定性好、毒性小(游离NCO基团少)、使用方便等特点,目前其相关产品的开发和利用备受瞩目。本论文以脂肪族异氰酸酯和聚醚为主要原料合成了单组分水性聚氨酯,而针对水性聚氨酯存在的耐水性和耐溶剂性不足等问题对其进行了环氧化羟丁胶改性及无机纳米粒子改性研究,主要的研究内容如下:
　　 (1)以IPDI和N210为主要原料合成了单组分水性聚氨酯,对合成过程中反应温度、反应时间、催化剂、NCO与OH的比例(R值)及DMPA用量等工艺条件对水性聚氨酯分散体系的影响进行了研究。
　　 (2)采用羟丁胶环氧树脂改性和TMP内交联改性相结合的方法对单组分水性聚氨酯进行了改性研究。通过FTIR、激光粒度分析等对预聚体合成过程和水分散体系的粒径形态、稳定性等进行了表征,通过接触角测试、电化学方法、热重分析、扫描电镜及常规涂膜性能测试等对涂膜的耐水性、耐化学介质性、热稳定性等进行了表征。
　　 (3)采用经KH560表面处理的TiO2-SiO2纳米复合粒子对羟丁胶环氧改性的水性聚氨酯(WEPU)进行改性研究。通过紫外吸收光谱对制备的水分散体系粒子性能进行了相关的表征；通过热重分析、塔菲尔极化曲线、SEM及常规涂膜性能测试等对涂膜性能进行了表征。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 水性聚氨酯概述

1.1.1 水性聚氨酯的结构及性能特征

1.1.2 水性聚氨酯的分类

1.1.3 水性聚氨酯乳液的稳定机理

1.1.4 水性聚氨酯的应用

1.2 水性聚氨酯的研究进展

1.2.1 水性聚氨酯的制备和改性

1.2.2 羟丁胶型聚氨酯

1.2.3 交联改性

1.2.4 环氧树脂改性水性聚氨酯复合乳液

1.2.5 丙烯酸改性水性聚氨酯(PUA)复合乳液

1.2.6 氟改性聚氨酯乳液的研究进展

1.2.7 有机硅改性聚氨酯乳液的研究进展

1.2.8 纳米改性水性聚氨酯的研究进展

1.2.9 多元复合改性水性聚氨酯的研究进展

1.3 课题研究意义和目的

第2章 单组分线型水性聚氨酯合成的研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 主要实验原料

2.2.2 实验仪器设备

2.2.3 主要分析测试仪器

2.2.4 水性聚氨酯的合成

2.2.5 分析与测试

2.3 结果与讨论

2.3.1 红外光谱图分析

2.3.2 反应温度和时间的确定

2.3.3 R值对WPU性能的影响

2.3.4 DMPA用量对WPU性能的影响

2.3.5 不同扩链剂对WPU性能的影响

2.3.6 水分散时搅拌速度对粒径的影响

2.3.7 胶膜的红外光谱表征

2.4 本章小结

第3章 多重交联型羟丁胶环氧树脂改性水性聚氨酯的研究

3.1 羟丁胶概述

3.1.1 羟丁胶型环氧树脂的制备原理的简要介绍

3.1.2 羟丁胶型环氧树脂的结构与性能特征

3.2 实验部分

3.2.1 实验原料及药品

3.2.2 端羟基聚丁二烯的环氧化的制备

3.2.3 多重交联型羟丁胶型环氧树脂改性水性聚氨酯的合成路线

3.2.4 多重交联型羟丁胶环氧树脂改性水性聚氨酯合成工艺

3.3 分析与测试

3.3.1 胶膜性能测试

3.3.2 TGA热重分析

3.3.3 塔菲尔极化曲线对涂膜性能的测试

3.3.4 涂膜表面的电镜分析

3.4 结果与讨论

3.4.1 红外光谱分析

3.4.2 EHTPB用量对乳液性能的影响

3.4.3 EHTPB用量对WPU胶膜（涂膜）性能的影响

3.4.4 不同用量的EHTPB涂膜相关的测试和表征

3.4.5 TMP用量对WEPU乳液性能影响

3.4.6 TMP用量对WEPU胶膜（涂膜）性能的影响

3.4.7 不同用量的TMP形成的涂膜相关的测试和表征

3.4.6 DMPA用量对WEPU乳液和胶膜性能的影响

3.4.7 中和度的影响

3.4.8 扩链剂乙二胺对WEPU的影响

3.5 本章小结

第4章 Ti02-Si02纳米复合微粒改性多重交联型水性聚氯酯

4.1 引言

4.2 纳米粒子进行表面改性的方法

4.2.1 纳米粒子表面物理改性

4.2.2 纳米粒子的化学改性

4.2.3 纳米复合材料的制备方法

4.3 实验部分

4.3.1 溶胶凝胶法制备Ti02-Si02纳米复合微粒

4.3.2 Ti02-Si02纳米复合微粒的改性

4.3.3 Ti02-Si02纳米复合微粒改性多重交联型水性聚氨酯的合成工艺

4.4 分析与检测

4.5 结果与讨论

4.5.1 红外光谱分析

4.5.2 改性后的纳米Ti02-Si02复合微粒分散性的表征

4.5.3 不同用量的纳米Ti02-Si02复合乳液的紫外吸收光谱分析

4.5.4 纳米Ti02-Si02纳米复合微粒用量对胶膜力学性能影响

3.5.3 塔菲尔极化曲线对涂膜耐碱性的表征

3.5.4 涂膜的扫描电镜图

4.6 本章小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢