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超支化水性聚氨酯的合成及其改性研究
超支化水性聚氨酯的合成及其改性研究
摘要：
本文首先介绍了超支化水性聚氨酯的概念及其在材料领域中的应用，然后详细论述了超支化水性聚氨酯的合成方法。最后，对超支化水性聚氨酯进行了改性研究，并对其改性效果进行了分析。
关键词：
超支化、水性聚氨酯、合成、改性
一、引言
超支化水性聚氨酯是现代材料领域中的重要组成部分，它具有优异的性能和广泛的应用前景，已成为该领域的研究热点。本文旨在介绍超支化水性聚氨酯的合成方法和改性研究，并为相关研究提供有益的参考。
二、超支化水性聚氨酯的概念及应用
超支化是一种将高分子化合物合成成分子架构发达的特殊分子结构的方法。超支化能够大幅度提高分子的分支度，同时也能够降低高分子的分子量，进而提高材料的分散性和下游加工性能。此外，超支化材料具有独特的可溶性、导电性和机械性能，因此在电子、光电子、能源存储、医药、功能涂料等领域中占有重要位置。
水性聚氨酯是指以带有羟基的化合物与异氰酸酯反应，形成的聚氨酯预聚体再与带有异氰酸酯的化合物反应而成的乳液。相较于传统有机溶剂聚合的聚氨酯，水性聚氨酯具有环保、低挥发性、溶剂性能好、处理方便等特点，已经广泛应用于水性油漆、涂料、胶粘剂等领域。
超支化水性聚氨酯，则是在水性聚氨酯的基础上，采用超支化方法对其进行功能升级。超支化处理可以通过将其侧链分支化、基团交叉连接等方法，将水性聚氨酯的性能进一步改进，使其具有更好的热稳定性、光学性能、自修复性能、导热性等特点。超支化水性聚氨酯因其独特性能和广泛应用前景，正在成为该领域的研究热点。
三、超支化水性聚氨酯的合成方法
超支化水性聚氨酯的合成方法有诸多，其中最为常见的是Isocyanate-mPEG-MDI方法。
该方法的详细步骤如下：
1.选用聚醚玻璃化温度小于-20℃的mPEG为低分子量聚醚，经过磺酸化等表面改性后用于超支化水性聚氨酯的合成；
2.在等量异氰酸酯和含有活性羟基的mPEG混合物中滴加其它低分子量聚醚(mPEG)和嵌段共聚物；
3.加入必要的稳定剂、乳化剂和去离子水形成水性聚氨酯乳液；
4.通过控制蒸发水分，使水性聚氨酯乳液中的异氰酸酯滞留在其中，等到聚合反应结束后，对水性聚氨酯进行超支化处理即可。
四、超支化水性聚氨酯的改性研究
超支化水性聚氨酯的改性研究对于进一步提升其性能和应用范围具有重要意义。以下分别从热稳定性、光学性能、自修复性能、导热性等方面展开探索：
1.热稳定性
在实际应用中，面对高温环境的需求，超支化水性聚氨酯必须有良好的耐热性能才能实现长期使用。各种添加剂，如有机掺杂物、热稳定剂等已经用于增强超支化水性聚氨酯的热稳定性。研究表明，少量碳纳米管的加入，可提高超支化水性聚氨酯的热稳定性、玻璃化转变温度和极限拉伸强度等性能。
2.光学性能
超支化水性聚氨酯在光学领域中有着广泛的应用，因此，改进其光学性能也是可行的。
材料表面改性可以通过在聚氨酯表面引入多孔的光敏磷酸基团，以作为增强剂和光敏剂。光学性能的改变也可以通过引入类似于聚苯乙烯等有机物质，来提高超支化水性聚氨酯的折射率。
3.自修复性能
超支化聚氨酯的自修复性能是指在外力影响下，材料表面的小划痕能够自行愈合。此类材料有广泛的应用前景，尤其在汽车、电子等领域。因此，提高超支化水性聚氨酯的自修复性能，成为近年来研究人员的关注焦点。
4.导热性能
超支化水性聚氨酯的导热性能是指在蓄热和传导方面的表现。超支化水性聚氨酯的导热性能对于电子器件和封装应用具有极高的重要性。因此，提高其导热性能的方法受到了广泛的关注。
可以通过添加导热颗粒，如碳纳米管、金属导热粉末等物质，来增强超支化水性聚氨酯的导热性能。
五、结论
超支化水性聚氨酯由于其优异的性能和广泛的应用前景，已经成为材料领域中的研究热点。通过对其热稳定性、光学性能、自修复性能、导热性等方面的改进，可以进一步提高超支化水性聚氨酯的性能和应用范围。随着研究深入，超支化水性聚氨酯必将有更广泛的应用前景。