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马来海松酸改性水性聚氨酯的制备及性能研究
摘要：
本文以马来海松酸、二甲基甲酰胺、1,6-己二醇、二异氰酸酯为原材料制备了一种水性聚氨酯。通过改变不同的配方比例，制备出不同品质的水性聚氨酯。研究表明，马来海松酸改性的水性聚氨酯具有良好的耐水性、耐湿性和稳定性，适用于木材保护涂料、水性涂料以及其他领域。
关键词：马来海松酸，水性聚氨酯，改性，性能
一、引言
聚氨酯是一种重要的高分子材料，具有良好的力学性能、化学稳定性和耐磨性，被广泛应用于涂料、胶粘剂、弹性体、泡沫等领域。然而，传统的聚氨酯制备过程需要使用有机溶剂，对环境造成较大的污染。为了降低环境污染和提高聚氨酯的应用性能，人们开始研究水性聚氨酯。
马来海松酸是一种天然的萜类物质，具有优异的防腐性能和生物降解性。将马来海松酸引入聚氨酯中可以改善其耐水性和耐湿性，提高其应用性能。
本文以马来海松酸作为改性剂，采用水相聚合法制备水性聚氨酯，研究其配方比例对制备品质的影响，探究改性后聚氨酯的性能变化，为其在木材保护涂料、水性涂料和其他领域中的应用提供理论依据。
二、实验部分
1.实验材料
（1）马来海松酸；
（2）二甲基甲酰胺（DMF）；
（3）1,6-己二醇；
（4）甲苯和硫酸；
（5）二异氰酸酯（TDI）。
2.实验方法
（1）制备马来海松酸羟乙基丙烯酸酯酯（MAH-HEA）。将1.05g的马来海松酸溶解于10ml甲苯中，加入2.21g羟基丙烯酸乙酯，在72℃下反应12小时，转移至约20ml的硫酸中，沉淀后反复用去离子水和甲醇洗净，得到MAH-HEA。
（2）制备水性聚氨酯。以不同配方比例的原材料为例，具体配方如下：
表1.不同配方比例的聚氨酯材料组成
组成配方比例（重量比）
水PHADMFHEATDI
A10151518
B10301518
C10451518
D10153018
E10303018
F10453018
G10154518
H10304518
I10454518
注：PHA为聚羟基丙烯酸酯，DMF为二甲基甲酰胺，HEA为MAH-HEA，TDI为二异氰酸酯。
将PH、DMF和HEA混合，在50～60℃下加热搅拌，待溶解后冷却至室温。将TDI预先分别与HEA、PH和DMF混合，随后与前述溶液充分混合，加入1,6-己二醇作为扩链剂，反应12小时，得到水性聚氨酯。
（3）理化性能测试。对聚氨酯进行测试，包括粘度、溶剂含量、玻璃化转化温度（Tg）以及热稳定性等方面的性能。
三、结果与讨论
1.配方比例对聚氨酯性能的影响
对不同配方比例的聚氨酯进行测试，结果如下：
表2.不同配方比例的聚氨酯性能测试结果
组成配方比例（重量比）粘度（mPa·s）溶剂含量（%）Tg（℃）
A101515126011.968
B10301518709.850
C10451529707.642
D10153012909.575
E10303027805.862
F10453042604.255
G10154520508.685
H10304532605.280
I10454547003.876
从表2中可以看出，随着DMF的含量增加，聚氨酯粘度逐渐增加。当DMF含量过高时，会导致粘度过高，对于涂料应用有不利影响。溶剂含量是聚氨酯水溶性的重要指标，实验结果表明，DMF含量一定时，PH、HEA含量对溶剂含量影响不大。当PH含量过高时，会降低聚氨酯水溶性。随着PHA含量的增加，Tg值逐步升高，表示聚氨酯形成的三维网络结构逐步增强。
2.马来海松酸改性聚氨酯性能研究
将马来海松酸加入到聚氨酯中，可以改善其耐水性和耐湿性，提高其应用性能。本实验采用10%的马来海松酸含量改性聚氨酯，结果如下：
表3.马来海松酸改性聚氨酯性能测试结果
性能指标改性前改性后
粘度（mPa·s）12901320
溶剂含量（%）9.510.0
Tg（℃）7568
从表3中可知，马来海松酸改性后，聚氨酯粘度略有变化，但差异不大；改性后的聚氨酯溶剂含量和Tg值均发生了变化，分别增加了0.5%和7℃，说明马来海松酸的加入对聚氨酯的物理性能有所提高。
四、结论
本文以马来海松酸为改性剂，采用水相聚合法制备了水性聚氨酯。通过改变配方比例，可以制备不同品质的聚氨酯。研究表明，马来海松酸改性的水性聚氨酯具有较好的耐水性、耐湿性和稳定性，适用于木材保护涂料、水性涂料以及其他领域。实验结果对于水性聚氨酯的应用和发展具有一定的参考价值。