水可分散聚多异氰酸酯的结构与性能的研究

摘要

目前水性聚氨酯的固化剂多异氰酸酯的开发备受关注，尤其以水可分散聚多异氰酸酯的研究最为突出，其合成方法有用聚醚醇进行氨基甲酸酯化，对多异氰酸酯进行化学亲水改性，此方法促进了用聚醚改性多异氰酸酯的发展，但用这种方法合成的多异氰酸酯平均官能度低，并且和水性聚氨酯多元醇分散体混合涂膜后薄膜的交联密度较低，降低了其耐化学品性，所得材料最终性能不尽如人意。针对水可分散聚多异氰酸酯制备方法现状，本文利用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDD、3-环己胺基-1-丙烷磺酸(CAPS)等为主要原料，合成水可分散聚多异氰酸酯，并与聚酯多元醇、二羟甲基丁酸(DMBA)等为主要原料制得的羟基组分混合，得到一种耐水、耐溶剂及良好力学性能的聚氨酯硬薄膜，并利用红外光谱(FI-IR)和核磁共振法(1H-NMR)对其结构进行了表征；研究了CAPS的含量对水可分散聚多异氰酸酯性能的影响；-NCO/-OH当量比，DMBA的含量对水性聚氨酯多元醇分散体性能的影响；并且利用索氏提取器、万能电子力学试验机、摆杆硬度、动态热机械仪(DMA)等仪器对这两者混合制得的聚氨酯硬薄膜的交联度、拉伸性能、硬度以及玻璃化转变温度进行表征。　　研究表明：CAPS的亲水基团磺酸基团成功引入到多异氰酸酯分子链中，且得到的水可分散聚多异氰酸酯乳液的储存稳定性在半年以上；当反应物中-NCO/-OH的当量比为1.8∶1，DMBA含量在7%-8%之间制得的水性聚氨酯多元醇分散体性能优异；随着混合后-NCO/-OH摩尔比的增大的成膜性变好，玻璃化温度增大，交联密度增大，耐水性也随之增大，拉伸强度增大，断裂伸长率减小。当-NCO/-OH的当量比为2∶1，羧基(-COOH)含量为1.5~2%时，其薄膜拉伸强度高达到13.8MPa，玻璃化温度为53℃。

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