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《华南理工大学》 2017年
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本体消光型水性聚氨酯的制备、性质及有机硅改性研究

曹仙丽  
【摘要】:随着人们审美观念的改变,消光涂料由于其涂层外观自然且手感极佳,被广泛地用于皮革、织物和纸张的表面整饰工艺中。向树脂中添加消光剂是制备消光涂料最常用的方法,但这种方法由于消光剂与树脂不相容会导致贮存稳定性差、脆性大和表面光泽不均等。本体消光型水性聚氨酯(WPU)在满足环保要求的同时还能避免外加消光剂的弊端,可以真正做到环保、稳定、高性能。本文以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己二酸丁二醇酯多元醇(PBAG)、二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)为预聚体原料,三乙胺(TEA)或N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)为中和剂,乙二胺基乙磺酸钠(A95)和水合肼为后扩链剂,采用预聚体分散法制备一系列WPU乳液,采用Zeta电位仪、万能试验机、TG、DMA、SEM、UV-vis、纳米激光粒度仪、光泽度仪等测试手段研究了实验配比中的变量(R值即nNCO/n OH、TMP用量、DMPA用量和A95用量)和DMEA对WPU性能的影响,此外,用有机硅对WPU进行改性,探究出了在保持WPU消光性能的同时提高WPU的表面疏水性和耐水性的方法,并进一步研究了有机硅对WPU性能的影响。首先探究出了制备WPU的适宜工艺为:预聚体原料在80℃下反应4 h,中和完成后,加入含有A95的水溶液直接在烧瓶内进行扩链和分散,最后滴加含有水合肼的水溶液进行后扩链,FT-IR分析表明该工艺最后成功地制备出了WPU乳液。其次研究了R值、TMP用量、DMPA用量和A95用量对WPU的Zeta电位、吸水率、粘接性能、拉伸性能和热性能的影响。研究结果表明:R值增大时,粘接性能(T-剥离强度)减小,胶膜的脆性增加;TMP用量增加时,粘接性能减小,拉伸强度增大;随着DMPA用量或A95用量的增加,Zeta电位的绝对值显著增大,吸水率也会增大。TG分析表明R值增大时,WPU膜的耐热性能变差,DMA分析表明,TMP具有增加WPU膜的相分离程度的能力,含有A95的WPU均有不同程度的相分离。接着重点探究了R值、TMP用量、DMPA用量和A95用量对WPU膜的表面形貌、平均粒径、透过率以及光泽度的影响,得到制备本体消光型WPU的最优实验配比是:R值为1.7~1.9,TMP用量为1%~1.5%,DMPA用量为2.7%,A95用量为0.5%。另外,制备了一系列经DMEA和TEA中和的含有不同DMPA用量的WPU,研究结果表明DMEA具有提高并保持本体消光型水性聚氨酯消光性能的作用。最终对本体消光型WPU进行有机硅(羟烃基硅油PDMS和硅烷偶联剂KH550)改性研究,结果表明用有机硅改性含有DMEA的WPU时,可以在保持WPU的消光性能的同时提高WPU的表面疏水性和耐水性,并进一步研究出:PDMS改性含有DMEA的WPU,对WPU的平均粒径、表面形貌、光泽度、吸水率和拉伸强度影响不大,透过率和粘接强度均随PDMS用量的增大而减小,水接触角随PDMS用量的增大而增大;PDMS+KH550复合改性含有DMEA的WPU,与PDMS用量相同的PDMS改性的WPU样品相比,平均粒径减小,表面的球状颗粒粗糙结构消失,光泽度增加,吸水率减小,透过率相近,水接触角增大,粘接强度减小,脆性增大。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ637

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