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超支化聚酯的合成与表面修饰及其在水性聚氨酯中的应用
超支化聚酯（HyperbranchedPolyester，简称HBP）是一种具有高度分支结构的可溶性聚酯，作为一种高分子材料，它具有很多优秀的性能，例如高分子量、高稠度、良好的可拉伸性和高粘合性等。超支化聚酯除了在材料学领域应用较为广泛之外，还广泛应用于化学、生物、医学、光学等领域。本文将从超支化聚酯的合成及表面修饰入手，探讨其在水性聚氨酯中的应用。
一、超支化聚酯的合成
超支化聚酯是通过多级反应合成得到的，一般包括两个步骤：首先进行核心形成反应，然后在核心上发生大量的生长反应，最终形成超支化聚酯。其中，核心形成反应可以通过开环聚合等反应形式进行，此反应形式引入多个基团进行反应，因此得到的化合物分子即具有多级分枝结构。
核心形成反应:一般情况下，苯二甲酸和不同种类的二官能醇被预先混合并通入反应器，同时加入催化剂，如三苯基磷氧化钠等。在适当的温度下进行反应，直至完全热量消失，此时即形成了多级分枝结构的核心结构。
生长反应：在形成核心结构后，在反应液中陆续加入大量的上述二官能醇及聚酯基团，进行再聚合反应。由于二官能醇引入大量的分枝基团，因而可以形成高分子量、高度分支结构的超支化聚酯。
二、超支化聚酯的表面修饰
超支化聚酯的表面修饰可以改善其性质，增强其在水性聚氨酯中的应用。其中最为常见的表面修饰方法包括羟基化、羧基化及与其他化合物的共轭反应。这些表面修饰方法既保留了超支聚酯的高度分支结构，又增加了一些新的性质，扩展了其应用范围。
羟基化：通过将羟基化剂与超支聚酯反应得到羟基型超支化聚酯，其主要优点是具有较高的溶解度，易于处理。羟基型超支化聚酯可以在此基础上通过反应生成芳香的超支聚酯，提高其应用性。
羧基化：通过反应得到羧酸基型的超支化聚酯，使超支聚酯具有了一定的亲水性，从而提高了它们在水性聚氨酯中的分散性和溶解性。此外，羧化可以增加超支聚酯的官能团数量，开发出新的化学反应途径。
共轭反应：将超支聚酯与其他分子发生共轭反应，如将其与酸酐结构的分子共轭反应，可获得具有烯丙基、环氧基和酰亚胺酯化学官能团的超支化聚酯。这些新型官能团可以与其他材料进一步反应，形成适用性更广的新材料。
三、超支化聚酯在水性聚氨酯中的应用
水性聚氨酯是一种用于涂料、粘合剂和墙面涂料等领域的新型高分子材料，与传统聚氨酯相比，它具有优异的耐水性和耐候性，不含有害的挥发性有机化合物，具有较低的VOC排放。超支化聚酯在水性聚氨酯中的应用主要集中在以下几方面：
1.功能性涂料的制备
将超支化聚酯与氨基化合物、异氰酸酯等一起处理，可以得到一系列的水性聚氨酯预聚物，分散性良好，可用于电器绝缘涂层、建筑涂料等功能性涂料的制备。
2.粘合剂的制备
超支化聚酯在水溶液中可与其他聚合物相溶，用于强度较高的水性粘合剂的制备，广泛应用于家具、玻璃、木材等领域。超支化聚酯作为水性粘合剂的一种添加剂，不仅可以增加漆膜的硬度，也可以提高涂层的耐磨性和耐拖刮性。
3.墙面涂料的制备
将超支化聚酯与其他氢化物相混合，得到的新材料可用于墙面保护材料的制备。此类材料可以具有良好的防龟裂和防污性能，对于墙壁的维修和保护具有重要的应用价值。
综上所述，超支化聚酯作为一种新型的高分子材料，在材料学、化学、生物、医学等领域展现出越来越广泛的应用前景。通过其合成及表面修饰技术的不断深入，以及与其他新型材料的复合应用，超支化聚酯必将在未来的科技领域中发挥更加重要的作用。