水性聚氨酯硕士毕业(设计)论文.doc

摘要聚氨酯(PU)材料具有优异的综合性能，但溶剂型体系的高VOC（挥发性有机化合物）含量不符合世界各国对环保的日益重视和环保法规的日益严格苛刻的要求。水性聚氨酯应运而生，并得到迅猛发展，正逐步取代高污染（高VOC）的溶剂型聚氨酯产品。水性PU以水为分散介质，它不仅具有溶剂型聚氨酯的耐低温、柔韧性好、粘接强度大的优良性能，而且具有不燃、气味小、不污染环境等溶剂型聚氨酯所不具备的优点，因此倍受国内外研究人员的重视。但水性PU的耐水性、耐溶剂性、耐化学性等性能均不及溶剂型。PU乳液在稳定性、自增稠性、固含量、应用范围、膜保光性等方面也有一些不足的地方，机械强度不及丙烯酸树脂，且成本较高。聚丙烯酸酯（PA）乳液具有较好的耐水性、物理机械性能和耐候性能，存在热粘冷脆、不耐溶剂、韧性、耐磨性、耐候性较差等缺点。根据PU和PA两种聚合物各自的性能，将两者科学地杂合，可以弥补单一聚氨酯水分散体自增稠性差、含固量低，乳胶膜的耐水性差，光泽性较差和单一丙烯酸水分散体热粘冷脆，柔韧性差，不耐溶剂的缺点，其制品兼有高硬度和高柔韧性，抗湿应力良好，耐水解和耐候性得到大幅度提高。本论文以聚四氢呋喃（PTMEG），异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）,二羟甲基丙酸(DMPA)亲水扩链剂，扩链剂乙二胺，中和剂三乙胺，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯等为主要原料，采用预聚体分散法以不同配方合成了一系列的水性PUA分散体，并对其性能和产品的应用进行了研究。本实验不用乳化剂(乳化剂残留对合成乳液的涂膜性能产生不利影响)，成功合成水性PUA分散体。简要过程为：首先在丙烯酸单体存在下制备由－NCO封端的高分子预聚体,并使用少量HPA封端。预聚体残留NCO-达到理论终点后，用三乙胺中和，使预聚体离子化。离子化的预聚体在强剪切力作用下分散于水后，迅速加入扩链剂乙二胺的水溶液，在水中扩链，待稳定后升温自由基反应，使丙烯酸酯单体聚合，使整个体系分子量进一步提高。通过均匀实验和一系列单因素平行实验对水性聚氨酯分散体合成工艺进行了考察，研究了异氰酸酯指数R(NCO/OH)、PA和PU的比例、预聚体的二羟甲基丙酸（DMPA）的用量、扩链剂乙二胺（EDA）用量、体系的固体成份含量、中和度、预聚体反应时间、预聚体反应温度等因素与乳液储存稳定性、乳液的粘度等水性聚氨酯分散体的性质之间的关系。利用现代分析检测手段诸如红外、DSC手段对不同体系的产品分别进行了表征，对比显示了各自体系的结构特征和性能之间的关系。同时探讨了制备工艺条件的控制及影响性能的各种因素，得到了一些有益的结论。关键词聚氨酯，聚丙烯酸酯，水性，杂合体ABSTRACTAlthoughthepolyurethane(PU)materialisofmanyexcellentmultipurposeproperties,solvent-bornePUwillnotbeinaccordwithdevelopingtrendsofpolyurethaneforitshighVOC,whichisthatcountriesallovertheworldincreaseandpaymoreattentiontotherigidenvironmentallawforprotection,pollutionlawsarebecomingstricter.Thewater-bornePUhasemergedasthetimesrequiredandhasbeendevelopedquicklyintherecentyears.Asaresult,thepolyurethaneresinindustryhasmaderevolutionaryprogressinrecentyearsbyusinglow-pollutingaqueouspolyurethaneresinsinsteadofhigh-polluting,solvent-bornepolyurethaneresins.Aqueouspolyurethanewasdispersedinwatermedia，whichhasnotonlyexcellentpropertiesofsolvent-bornepolyurethanewithlowtemperatureresistance，greatadhesion，aswellasoutstandingtoughnesscombinedwithgoodflexibility，butalsoadvantagesofincombustibility,lowodorandenvironmentalfriendlinessthatsolvent-borneadhesivehasnot.Therefore，emphasisonitwaspaidbyresearc