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《陕西科技大学》 2013年
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合成革用双交联丙烯酸改性水性聚氨酯的制备与应用性能研究

郭勇生  
【摘要】:目前,聚氨酯(PU)合成革的生产采用溶剂型的生产系统,大量有机溶剂如二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯(TOL)、甲乙酮(MEK)的使用不仅污染环境,而且严重地损害了工人的健康,成为了合成革工业可持续发展的障碍。随着环保法规和人们环保意识的加强,水性PU合成革技术成为该领域的研究热点。但是目前的合成革用水性聚氨酯,成本较高、力学性能较差、耐水性差,而且工业化的合成大多采用丙酮法,在合成过程中大多采用丙酮稀释,仍然会产生溶剂污染。为了解决合成革用水性聚氨酯的上述缺点,论文采用丙烯酸类单体稀释和双交联改性的合成方法,得到了应用性能良好的合成革用双交联丙烯酸改性水性聚氨酯(WPUAHM),并采用红外光谱(IR)、热重分析(TGA)、激光粒度仪、万能拉力试验机对其结构和性能进行了进行表征和测试。 论文以甲苯二异氰酸酯(TDI)为硬段单体,聚丙二醇(PPG)为软段单体,二羟甲基丁酸(DMBA)为亲水性扩链剂,1,4-丁二醇(BDO)为小分子扩链剂,三乙胺(TEA)为中和剂,二月桂酸二丁基锡为催化剂,丙烯酸甲酯(PA)为稀释剂,偶氮二异丁睛(AIBN)为引发剂,合成了丙烯酸改性水性聚氨酯(WPUA)乳液。并对-NCO含量,乳液的粘度、稳定性、乳液离子的粒径,胶膜的强度、断裂伸长率和产品的粘合强度、耐水性等性能进行了检测和分析。实验结果显示:当预聚温度和时间分别为70℃和60min,亲水扩链的温度和时间分别为70℃和120min,二次扩链的温度和时间为70℃和100min,中和和扩链温度为40℃,聚合的温度和时间为80℃和2h,PA用量为25%,R值(-NCO/-OH)为1.2, DMBA用量为8%,软硬段比为1.2,AIBN用量为0.4%时,WPUA的综合性能最佳。 论文以WPUA的合成革工艺为基础,以甲基丙烯酸羟乙酯(HEA)为接枝剂,合成了内交联型的丙烯酸改性水性聚氨酯(WPUAH)乳液。研究了接枝温度、时间以及接枝剂用量对WPUAH乳液的粘度、稳定性、乳液离子的粒径,胶膜的强度、断裂伸长率和产品的粘合强度等性能的影响,实验结果显示:最优的接枝温度和时间分为70℃和2h,HEMA用量为3.0%。经过接枝改性得到的WPUAH,其应用性能明显高于未改性的产品。 论文以三聚氰胺-甲醛树脂(MF)为外交联改性剂,对WPUAH乳液进行共混改性,得到了双交联型的丙烯酸改性水性聚氨酯(WPUAHM)乳液,研究了MF的用量对WPUAHM乳液的粘度、稳定性、乳液离子的粒径,胶膜的强度、断裂伸长率和产品的粘合强度等性能的影响。实验结果表明,当MF的用量为6%时,得到的WPUAHM的综合性能最佳。经过外交联改性的得到的WPUAHM,其其应用性能明显高于未改性的产品。 综合上述研究结果可知,该合成方法前期以丙烯酸单体作为稀释剂,该稀释剂后期参与反应,可以解决水性聚氨酯合成革过程中因为使用溶剂稀释而产生的污染问题,经过双交联改性得到的产品,其热稳定性、拉伸强度增加,粘合强度和耐水性也有了很大的提高。
【学位授予单位】:陕西科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TS54

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【参考文献】
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