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《安徽大学》 2004年
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羧基在水基聚氨酯分散体粒子及膜中的分布

郭萍  
【摘要】: 在众多的水基聚氨酯分散体中,阴离子聚氨酯分散体在工业中得到广泛应用,特别是在涂料和黏合剂行业中。然而阴离子聚氨酯的合成通常采取内乳化工艺即在聚氨酯分子主链中引入亲水基团而获得具有自乳化性能的聚氨酯,它可以在弱的机械作用下分散于水中,引入分子链中的亲水基团成为其分散的稳定剂,比如二羟甲基丙酸。这就带来了一个值得思考的新问题:那就是这些亲水基团究竟是存在于粒子的表面,还是在粒子的内部?因为这些亲水基团通常是通过共价键连接在分子中,当分散体干燥成膜后这些基团会保留在膜材料中,对膜材料的耐水性能产生不良影响,尤其当这些膜材料的固水性强的时候。这同样也会带来这样一个问题即这些亲水基团在膜中是如何分布的。然而到目前为止还缺乏直接的证据。 我们采用电导滴定测定了亲水基团分布与分散体粒子的表面,研究显示表面羧基在分散体粒子实验值为4.11×10~-4mol/g,而配方中羧基的理论含量为4.13×10~-4mol/g,两数值极为接近,说明羧基几乎完全分布在粒子表面。我们还采用了TEM观测被Cs~+离子染色后的交联水基聚氨酯分散体膜的超薄切片,结果显示几乎所有的染色区域都在粒子的表面,这也证明了亲水基团分布在粒子的表面。 另外我们利用TEM,DSC,WAXD和SAXS等手段检测了亲水基团在聚合物膜中的分布。TEM研究显示了亲水基团在膜中是均匀分布的,然而TEM的精确度不足以分辨大小在10nm以内的粒子。DSC研究显示样品有两个相,一个是硬段分子链融合进入软段相区形成的连续相,而对于另一相,后来我们通过SAXS分析得知是多重离子对。同时我们还分别对K~+,Na~+,Cs~+和HN(C_2H_5)~+作为 安徽大学硕士学位论文摘要 中和剂的样品进行了SAXS测试,其结果表明:以K+,Na+作为中和剂体系 无明显衍射,而Cs+和I们,(CZHs)+中和体系形成明显衍射环,且Cs+中和体系衍 射最强,与文献比较,得知这一现象是由于多重离子对造成的。 基于以上研究,我们提出了有关分散体膜形态的一个模型。在膜的形成过程 中,亲水基团首先形成多重离子对。这些多重离子对一般由不多于8个离子构 成,尺寸在Ilun以内。然后由 40一100个这样的多重离子对形成大小约为4一6lun 的离子簇,之间的距离平均约为10一30nm。另外我们还提出了亲水基团在膜形 成过程中重新分布的机理。
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ317

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