低温辐射引发核壳型聚氨酯—丙烯酸酯乳液的合成

摘要

水性聚氨酯具有强度高、耐磨性和低温柔韧性好等突出特点，被广泛地应用于纺织印染、合成革、覆膜胶等领域。但是水性聚氨酯的应用受到耐候性及原材料价格方面的限制，许多改性聚氨酯的方法引起人们的关注。其中丙烯酸酯改性水性聚氨酯被誉为“第三代水性聚氨酯”，取得了重大的研究进展。同时乳液聚合的新技术-辐射乳液聚合在制备低温粘合剂方面已经得到了广泛的应用。因此采用辐射乳液技术制备聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液，使其同时具有了两者的优良特性。
　　本论文首先以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙烯二元醇(N220，N240)、蓖麻油(C.O)、二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料，以甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)为封端剂、三乙胺(TEA)为中和剂，制得了双键封端型的聚氨酯预聚物。研究发现，预聚温度控制在80-85℃、蓖麻油加入量为6%、HPMA加入量为6%、两步法加入DMPA且加入量为7%时，所制备的双键封端的PU预聚物具有较好的乳化分散性能。
　　其次用丙烯酸酯丁酯(BA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)混合单体(BA/MMA比例为5/1)降低体系粘度，经过机械乳化、中和，再通过不同的引发聚合方式即化学引发聚合法和钴60γ-射线辐射聚合法，制得了水性聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)复合乳液。实验研究发现，辐射法与化学法相比，存在聚合反应时间短、单体转化率高的优点。
　　最后用红外光谱(FTIR)、粒径分析、热重分析(TGA)等方法对乳液粒子和膜性能进行了分析和表征。结果表明，与化学法相比，辐射法有明显的优势，乳液平均粒径由143.5nm降至100nm，乳液固含量由37.5%提高至38.6%；膜的拉伸强度由15.3MPa提升至18.3MPa，膜的吸水率由7.4%降至5.6%，热分解温度由320℃升高到380℃。制备的PUA复合乳液在纺织涂料印花上的实际应用结果表明，改善了干湿摩擦牢度和皂洗牢度，效果较好。

目录

文摘

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第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 水性聚氨酯的结构特性

1.2.1 水性聚氨酯的结构

1.2.2 水性聚氨酯的特性

1.3 水性聚氨酯国内外的发展状况

1.3.1 水性聚氨酯国外发展状况

1.3.2 水性聚氨酯国内发展状况

1.4 水性聚氨酯的制备及应用

1.4.1 水性聚氨酯的制备

1.4.2 水性聚氨酯的应用

1.5 丙烯酸酯胶黏剂

1.6 水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液

1.6.1 复合乳液的分类

1.6.2 复合乳液的制备

1.7 本论文研究的内容及意义

第二章 水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液的合成

2.1 实验主要原材料

2.2 主要实验仪器

2.3 复合乳液的合成方法

2.3.1 辐射引发乳液聚合

2.3.2 化学引发乳液聚合

2.4 复合乳液的结构表征与性能测试

2.4.1 预聚物中NCO基含量的测定

2.4.2 乳液固含量的测定

2.4.3 乳液热稳定性测试

2.4.4 乳液成膜物的力学性能测定

2.4.5 成膜物的吸水率

2.4.6 乳液粘度的测定

2.4.7 红外光谱分析(FTIR)

2.4.8 粒径分析

2.4.9 热重分析(TGA)

2.4.10 差示扫描量热分析(DSC)

2.5 化学法合成复合乳液的结果与讨论

2.5.1 反应温度对合成复合乳液的影响

2.5.2 PU/PA比例对乳液性能的影响

2.5.3 DMPA对乳液性能的影响

2.5.4 三乙胺的加料方式及中和温度对乳液的影响

2.5.5 蓖麻油对乳液性能的影响

2.5.6 封端剂HPMA对复合乳液的影响

2.5.7 软硬单体配比对乳液性能的影响

2.5.8 引发剂种类及用量对乳液性能的影响

2.6 本章小结

第三章 辐射法制备聚氨酯，丙烯酸酯复合乳液

3.1 引言

3.2 辐射法制备PUA复合乳液

3.2.1 实验主要原材料及仪器

3.2.2 乳液聚合单体转化率的测定

3.2.3 工艺流程

3.3 辐射法制备PUA复合乳液的结果与讨论

3.3.1 辐照时间对转化率的影响

3.3.2 红外光谱分析

3.3.3 热重分析

3.3.4 DSC分析

3.3.5 粒径分析

3.3.6 辐射法对PUA复合乳液及性能的影响

3.4 本章小结

第四章 PUA复合乳液在涂料印花中的应用

4.1 引言

4.2 涂料印花助剂

4.2.1 增稠剂

4.2.2 色浆

4.3 水性PUA粘合剂的配制

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文