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《浙江理工大学》 2013年
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羟丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨酯的合成及应用

高笑飞  
【摘要】:水性聚氨酯是以水为分散介质的聚合物,具有安全环保、柔韧性良好、易加工、成本低等优点,且能较好地保留溶剂型聚氨酯的一些优良特性。但相对于溶剂型聚氨酯而言,水性聚氨酯存在涂膜耐水、耐溶剂性能较差、粘附力较低等问题,一般需要对水性聚氨酯进行改性。聚醚型聚硅氧烷具有水溶性,改性后聚氨酯胶膜损失了一部分疏水性。为此,课题首先合成具有相对疏水性的羟丙基封端聚硅氧烷,在此基础上用来改性水性聚氨酯,制备了羟丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液,赋予聚氨酯产品优异的疏水性、透湿性能及较柔软的手感。论文的研究内容分为以下三部分: 第一部分:羟丙基封端聚硅氧烷的合成及表征。以两端含氢硅油、丙烯醇为原料,铂的络合物为催化剂,通过硅氢加成反应制备了一定分子量的羟丙基封端聚硅氧烷单体(HP-PDMS)。研究了硅氢加成反应条件对反应转化率的影响,优化了羟丙基封端聚硅氧烷的合成工艺条件,并对其结构进行了表征。结果表明:羟丙基封端聚硅氧烷最优化合成工艺条件为:催化剂用量为15ppm,反应温度为60℃,反应时间为4h,反应转化率为63%左右;通过傅里叶红外(FTIR)、核磁(~1H-NMR)证实了合成物的结构为羟丙基封端聚硅氧烷;产物HP-PDMS的数均分子量为1757,与理论分子量较为符合,羟值为63.9mgKOH/g,能与丙酮互溶。 第二部分;羟丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨酯的合成及性能。以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与聚醚(N210)为主要原料,采用自制的羟丙基封端聚硅氧烷(HP-PDMS)替代部分聚醚(N210),以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性单体,合成预聚体;在此基础上,以1,4-二羟基丁烷(BDO)为扩链剂,以三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂,合成羟丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨酯(HP-PDMS-WPU)乳液。研究了羟丙基封端聚硅氧烷用量及分子量对改性水性聚氨酯乳液及其胶膜性能的影响;采用傅里叶红外(FTIR)分析表征羟丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨酯胶膜的结构;并与未改性水性聚氨酯的乳液性能及胶膜性能进行对比。结果表明:选用羟丙基封端聚硅氧烷(HP-PDMS)的分子量为1757,用量为6%时,所合成的HP-PDMS-WPU乳液稳定性良好、粒径75nm左右,胶膜吸水率32.1%、水接触角106.2°、拉伸强度15.61MPa、断裂伸长率413.1%;傅里叶红外分析表征了HP-PDMS已键入到聚氨酯分子链上;与未改性水性聚氨酯相比,HP-PDMS-WPU胶膜的耐水性、水接触角、力学性能均有较大地改善。 第三部分:羟丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨酯的应用性能研究。将自制的羟丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液(HP-PDMS-WPU)应用于涤纶织物涂层整理。研究了涂层剂用量、焙烘温度及焙烘时间对涂层织物性能的影响,优化了涂层整理工艺条件,测试了涂层织物的性能,并与未改性水性聚氨酯及聚醚型聚硅氧烷改性水性聚氨酯做比较。结果表明:HP-PDMS-WPU涂层整理的应用工艺条件为:涂层剂用量为10g/m2、焙烘温度为150℃、焙烘时间为60s,涂层织物的撕破强度为457.3N,静水压为647mm;与未改性的聚氨酯涂层织物相比,经HP-PDMS-WPU涂层整理的织物的静水压、柔软度等各项性能较都有不同程度的提高;与聚醚型聚硅氧烷改性水性聚氨酯涂层织物相比,涂层织物的接触角得到较大幅度地提高,达到136.1°,从而达到了涂层织物的拒水性能。 研究结果表明,采用疏水性羟丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨酯,相比采用相对亲水性的聚醚型聚硅氧烷改性水性聚氨酯,其胶膜具有更强的疏水性,其涂层织物具有更强的拒水性。羟丙基封端聚硅氧烷改性水性聚氨酯涂层剂更适合于户外织物的涂层。
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TS195

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【参考文献】
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