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常温自交联型水性聚氨酯的制备与性能研究
一、研究背景
水性聚氨酯是一种优良的高分子材料，其在工业、建材、涂料等领域应用广泛。传统的聚氨酯合成法中常使用异氰酸酯作为聚合物前体，但是它具有强烈的刺激性和毒性，严重影响了人类健康及环境的安全。随着环保意识的增强，水性聚氨酯因其绿色环保、使用方便等优点而得到了广泛应用。
目前，研究人员通过聚氨酯预聚体与异一硫氰酸酯在水或有机溶剂中的反应得到了水性聚氨酯，这种聚合物的膜性能和机械性能都有很好的表现，但是很难在室温下实现自交联。自交联型水性聚氨酯可以通过简单的反应制备，具有良好的成膜性和综合性能，具有极好的应用前景。
二、研究方法
1.材料
聚醚单元（Polyetherdiol，MW2000）、1,4-丁二醇（1,4-Butanediol，BD）、四氢呋喃（THF）、二异氰酸酯（Isophoronediisocyanate，IPDI）、含N-丙烯酰胺基的丙烯酸酯（N-Isopropylacrylamide,NIPAm）、丙烯酸（Acrylicacid，AA）、溴乙烷（1-Bromoethane，BME）、三乙醇胺（Triethanolamine，TEA）。
2.制备
将100g聚醚单元和10g1,4-丁二醇分别加入500mL的四氢呋喃中，搅拌至溶解，加入765毫升的异一硫氰酸酯，控制反应温度在25℃下，反应8小时。
在上述反应体系中加入不同质量分数的NIPAm（0.5%、1.0%、2.0%），并在反应体系中加入丙烯酸和BME，控制反应温度在25℃下反应12小时。通过加入TEA中和反应溶液，得到常温自交联型水性聚氨酯。
3.性能测试
分别测试聚氨酯的玻璃化转变温度（Tg）、引伸强度（σb）、断裂伸长率（εb）、龟裂电压试验。
三、结果分析
1.制备
通过聚醚单元和1,4-丁二醇与异一硫氰酸酯的反应，制备了聚氨酯预聚体。在水性聚氨酯的制备过程中，不同质量分数的NIPAm和AA作为功能性单体，BME作为交联剂。
2.性能分析
常温自交联型水性聚氨酯的性能如下：
（1）Tg：不同质量分数的NIPAm对聚氨酯的Tg影响较大，当质量分数为2.0%时，聚氨酯的Tg显著增加。
（2）机械性能：随着NIPAm质量分数的增加，聚氨酯的引伸强度和断裂伸长率均呈现先升高后降低的趋势。
（3）耐久性：通过龟裂电压试验，发现随着NIPAm和AA质量分数的增加，聚氨酯材料的耐久性越来越好。
四、结论
本次研究针对传统水性聚氨酯制备容易发生紫外光照射下断裂的问题，采取在水性聚氨酯体系中加入NIPAm和AA作为功能单体，BME作为交联剂，得到了常温自交联型水性聚氨酯。研究表明，常温自交联型水性聚氨酯具有较好的机械性能和耐久性，特别是在龟裂电压试验中表现出良好的耐久性，这为实际应用提供了重要的参考。