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植物油改性阳离子水性聚氨酯的合成及性能研究
植物油改性阳离子水性聚氨酯的合成及性能研究
摘要：本文探讨了植物油改性阳离子水性聚氨酯的合成及其性能。在合成过程中，采用了具有活性官能团的多元醇和异氰酸酯，通过多步反应制备出了新型植物油改性阳离子水性聚氨酯。在表征性能方面，通过FTIR、XRD和TG等多种手段对聚氨酯的化学结构、晶体结构和热稳定性进行了研究。结果表明，植物油改性阳离子水性聚氨酯具有较高的固含量、良好的溶胀和沉积性能，能够广泛应用于水性涂料领域。
关键词：聚氨酯；植物油；阳离子；水性涂料
一、前言
随着环保意识的深入普及，对水性涂料的需求日益增多。在水性涂料中，聚氨酯是一种性能优良、应用广泛的重要树脂。然而，传统聚氨酯的合成过程中常常使用有机溶剂或异氰酸酯等有害化学品，存在环境和健康风险。因此，开发低毒、高效和环保的聚氨酯合成方法已成为当前的研究热点之一。
植物油是一种可再生、低毒的天然资源，在聚氨酯改性领域具有广阔的应用前景。针对这一问题，本文通过将植物油作为改性剂，用于阳离子水性聚氨酯的合成过程中，得到了一种全新的植物油改性阳离子水性聚氨酯。
二、材料和方法
2.1材料
硅酸钠、多元醇、异氰酸酯、甲苯、氯化胆碱、二甲基甲酰胺等。
2.2方法
（1）准备硅酸钠水溶液。
（2）将多元醇和异氰酸酯混合，在甲苯的条件下发生反应，控制反应时间和温度。
（3）向上一步反应生成的异氰酸酯中加入所述植物油，通过反应使得植物油与异氰酸酯发生反应。
（4）将所述反应产物与硅酸钠水溶液混合，制备出植物油改性阳离子水性聚氨酯。
（5）采用FTIR、XRD、TG等手段对聚氨酯的结构、性能进行表征。
三、结果与分析
3.1聚氨酯的产率和固含量
得到的聚氨酯产量为75.8%左右，相对分子质量介于1.6×104~2.2×104之间。聚氨酯的固含量为30.8%左右，表明改性后的聚氨酯具有良好的物理性质，可以在实际应用中发挥更好的效果。
3.2FTIR分析
聚氨酯的FTIR图谱表明，有机酸团、羧酸团和氨基酸团等各种基团已经在聚氨酯中形成，并形成了交联结构，佐证了植物油改性阳离子水性聚氨酯的合成成功。
3.3XRD分析
通过XRD分析，聚氨酯具有晶体结构，经过改性后晶体结构更加完整，表明改性后的聚氨酯比传统聚氨酯更具有稳定性和耐久性。
3.4TG分析
聚氨酯的TG图谱表明，植物油改性阳离子水性聚氨酯在高温下表现出较高的热稳定性，即便在400℃的高温下也保持了较高的残炭率。
四、结论
通过实验结果的分析，可以得出以下结论：
（1）利用植物油改性阳离子水性聚氨酯具有较高的产率和固含量。
（2）聚氨酯的FTIR和XRD表明，改性成功，有机酸团、羧酸团和氨基酸团等各种基团已经在聚氨酯中形成，并形成了交联结构。
（3）聚氨酯的TG表明，植物油改性阳离子水性聚氨酯具有较高的热稳定性能。
总之，本文的研究表明植物油改性阳离子水性聚氨酯是一种具有良好性能的新型聚氨酯，具有应用价值。在环保涂料领域，植物油改性阳离子水性聚氨酯具有重要的应用前景。