氟碳阴离子水性聚氨酯/聚丙烯酸酯分散体的制备及性能研究

摘要

本课题采用原位无皂乳液聚合法，以乙烯基单体代替有机溶剂，通过在聚氨酯（PU）预聚阶段引入氟醇（FOH）单体，以异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）及聚酯（PCL1000）为主要原料，再加入丙烯酸羟乙酯（HEA），形成以双键及含氟分子链封端的 PU预聚体，KPS作用下，引发乙烯基类单体自由基共聚，形成含氟聚氨酯/聚丙烯酸酯（WFPUA）复合乳液。然后通过引入酮肼单体及甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA），在成膜过程中，形成交联网状体系，进一步改善 WFPUA综合性能。本文研究了不同条件对酮肼交联改性 WFPUA乳液及成膜性能的影响，进一步研究了以 GMA为交联单体，其含量对 WFPUA乳液及成膜性能的影响。本文主要研究内容如下：
　　（1）通过向含氟聚氨酯/聚丙烯酸酯中引入酮肼单体，制备了一系列不同R值下WFPUA分散液。考察R值变化对其外观与贮存稳定性、乳液粒径、粘度等的影响。红外光谱证明，在PU预聚阶段，形成了以FOH单体封端的PU聚合物；固化成膜过程中，实现了酮肼交联；透射电镜图证明本研究制备了具有核壳结构的WFPUA乳胶粒。当R值小于1时，聚合反应出现凝胶现象，无法制备乳液，随着 R值的增大，WFPUA乳液粘度及粒径均逐渐增大，且当R=1.05，乳液粒子及粘度均适宜，且乳液涂层性能亦佳。
　　（2）改变FOH含量在WFPUA共聚物中的含量，得到了不同含量FOH所对应的复合乳液及乳胶膜。观察乳液外观及稳定性，并对其乳液粒径、粘度及乳胶膜防水耐污性、热稳定性及力学性能进行表征，结果显示，随着 FOH含量的增大，乳胶粒直径逐渐增大，乳液粘度随之减小，WFPUA乳胶膜防水耐污性能提高且吸水率下降，乳胶膜热稳定性及机械性能也有所提高，乳胶膜表面粗糙度结果表明，FOH单体能够增加PU与FPA两相相容性，当FOH占固含量质量分数为6.17％时，WFPUA乳胶膜综合性能最佳。
　　（3）调整WFPUA共聚物中的HEA含量，制备一系列不同HEA含量的分散液。随着HEA含量增大，WFPUA乳胶膜吸水率、热稳定性及机械强度均有所提高，但过高的HEA含量导致乳胶膜韧性下降，当HEA含量为固含量的2.55%时，WFPUA复合乳液及胶膜综合性能最好。
　　（4）GMA改性交联WFPUA复合体系，通过对复合乳液外观、粘度、乳液粒径及机械稳定性的观察及测定，结果表明，GMA含量的增大对乳液性能并未产生太大的影响；而表面接触角与吸水率测定结果表明，GMA含量的增加提高了复合膜的防水耐污性；热稳定性及力学性能的分析结果显示，GMA有助于提高乳胶膜的热稳定性和力学强度；涂层测试性能显示，当GMA含量为3%时，具有良好的耐冲击性及硬度。

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英文摘要

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1 绪论

1.1 水性聚氨酯的优势

1.2 含氟聚合物的研究现状

1.3 水性聚氨酯的改性方法与研究进展

1.4 水性聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液的制备方法

1.5 聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液的改性

1.6 研究的创新之处

1.7 研究的目的和意义

2 酮肼交联聚氨酯/聚丙烯酸复合乳液的制备

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 酮肼交联聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液及膜的制备

2.4 含氟聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液及膜性能的表征

2.5 结果与讨论

2.6 本章小结

3 GMA交联体系含氟聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液及性能的研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结构表征及性能测试

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

4 结论

4.1 总结

4.2 进一步的工作

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文

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