水性聚氨酯亲水扩链剂的合成、表征及应用

摘要

本研究合成了磺酸型亲水扩链剂和羧酸型亲水扩链剂，将其应用到水性聚氨酯和超支化水性聚氨酯的制备中，并对胶膜做了一系列的性能检测。主要研究内容与实验结果如下：
　　采用取代、磺化反应得到磺酸型亲水扩链剂N,N-二(2-羟乙基)-2-氨基丙磺酸钠。通过单因素实验对合成条件进行优化，采用FT-IR、1H-NMR、有机元素分析、X-射线衍射和热分析对产物的结构进行了表征。FT-IR、1H-NMR及有机元素分析表明，合成产物是预期的目标产物；X-射线衍射分析测定结果表明，产物为结晶性化合物；同步热分析结果表明，磺酸型扩链剂的分解温度为278.1℃，具有很好的热稳定性。
　　以丁二酸酐和二乙醇胺为主要原料，甲醇作为溶剂，合成羧酸型水性聚氨酯扩链剂DMCA。在最佳条件下DMCA的转化率为86.18％。采用现代仪器对DMCA进行表征，结果表明：FT-IR、1H-NMR和有机元素分析表明目标产物为N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸（DMCA）；XRD表明合成出的DMCA为非结晶性化合物；TG研究了DMCA的热稳定性，其热分解温度为263.7℃，热稳定性良好。
　　分别以DMPA和自制磺酸型扩链剂作为亲水扩链剂合成两种水性聚氨酯CWPU和SWPU，其性能对比结果表明：SWPU相比于CWPU具有较好的亲水性和耐热性能；固含量及稳定性方面，SWPU也是优于CWPU的。
　　本研究制备了端羟基超支化聚合物（HPAE），并以DMPA、DMBA和DMCA作为三种亲水扩链剂，合成三种超支化水性聚氨酯（HWPU）。采用现代仪器对三种HWPU进行表征，得出如下结论：FT-IR证明三种超支化水性聚氨酯的结构很相似，且均接上了-COOH基团，具有亲水性。结晶度：DMBA-HWPU＜DMPA-HWPU＜DMCA-HWPU。扫描电镜图表明三种超支化水性聚氨酯均形成了致密的网状结构。DMCA-HWPU膜的表面平整度较好。三种超支化水性聚氨酯乳液均呈乳白色泛蓝光，无沉淀，乳液稳定性：DMBA-HWPU＜DMCA-HWPU＜DMPA-HWPU。以DMCA作为亲水扩链剂合成出的HWPU在热性能方面与DMPA-HWPU、DMBA-HWPU相当。物理机械性能：DMCA-HWPU＞DMPA-HWPU＞DMBA-HWPU。DMCA-HWPU在吸水率及耐溶剂性方面与市售的亲水扩链剂DMPA、DMBA合成出的水性聚氨酯相当。

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1 引言

1.1扩链剂的研究进展

1.2水性聚氨酯的发展概况

1.3本课题的立题背景与研究内容

2磺酸型亲水扩链剂的合成及结构表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3仪器分析

2.4结果与讨论

2.5 本章小结

3羧酸型亲水扩链剂的合成及结构表征

3.1引言

3.2实验部分

3.3仪器分析

3.4结果与讨论

3.5本章小结

4磺酸型亲水扩链剂在水性聚氨酯中的应用研究

4.1引言

4.2实验部分

4.3仪器分析

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

5羧酸型亲水扩链剂在水性聚氨酯中的应用研究

5.1引言

5.2实验部分

5.3仪器分析

5.4结果与讨论

5.5 本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2 创新点

6.3 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文、成果

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