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《陕西科技大学》 2019年
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交联改性水性聚氨酯粘合剂的合成、结构及性能

刘转  
【摘要】:目前,粘合剂已经成现代日常生活和化工生产的重要基础原料,应国家环保理念的提出,大众对于绿色环保的关注度也越来越高。水性聚氨酯是采用水作为乳液分散体系,对地球环境友好、人类身体健康有益,并且对不同类型的基材具有很好的粘合性。本研究课题主要通过改性剂合成的水性聚氨酯粘合剂,研究针对交联型改性水性聚氨酯的制备及性能的影响展开分析讨论。采用溶液聚合法,以聚酯多元醇(PE3020)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、2,2-二羟基丙酸(DMPA)、葫芦巴胶(FG)等为主要原料,合成FG改性水性聚氨酯(WPU)乳液。通过傅里叶红外光谱、X射线衍射仪对其结构进行检测分析,证实所得聚合物的分子结构与目标预期设计分子结构一致。并进一步考察了FG的加入量对乳液外观、乳液粒径、微观形貌、耐水性、力学性能及热力学稳定性的影响。最终分析结果表明,当FG加入量为0.3%(w)时,葫芦巴胶改性水性聚氨酯的综合性能最佳,乳液外观呈现半透明泛蓝光,此时吸水率为13.88%,接触角为77.5°,断裂伸长率为440.36%,拉伸强度达到16.19 MPa,原子力显微镜显示,胶膜的表面出现了许多微小凸起的小鼓包,表面的粗糙程度增加;与未改性WPU相比热稳定性得到有效改善。以聚己内酯二元醇(PCL-1000)、异佛尔酮异氰酸酯(IPDI)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸钠盐(AAS)等为主要的合成原料,成功地制备了氨基磺酸钠盐改性水性聚氨酯(SWPU)乳液。通过傅里叶红外光谱、X射线衍射仪对其结构进行检测分析,证实了AAS分子结构与体系分子链发生交联反应。并且考察了引入AAS的添加量对乳液外观、乳液粒径、润湿性、微观形貌、力学性能及热稳定性的影响。研究结果表明,随AAS加入量的增加乳液外观呈现透明泛蓝光,胶膜的表面微观形貌,出现了许多微小凸起。当AAS用量从2%(w)增加至10%(w)时,乳液粒径从60.98 nm降低至27.10 nm、接触角从50°增至82°。当AAS引入量为6%(w)时,断裂伸长率为1221.27%、拉伸强度为1.27MPa。氨基磺酸盐改性水性聚氨酯胶膜与未改性之前相比较热稳定学性能得到显著改善。以端羟基聚丁二烯(HTPB)为部分软段合成了不同含量端羟基聚丁二烯改性水性聚氨酯。采用傅里叶红外光谱、X射线衍射仪对改性水性聚氨酯进行结构检测分析。分析结果表明产物与目标产物一致。并进一步研究分析了引入不同的HTPB添加量对乳液外观、乳液粒径、微观形貌、润湿性、力学性能及热稳定性的影响。研究结果得出,随着HTPB含量的增大,乳液粒径与接触角不断增大;胶膜的质地更加柔软;原子力显微镜表征分析可知HTPB改性水性聚氨酯的胶膜表面呈现出凹凸不平的小突起。当HTPB添加量为9%(w)时,胶膜的拉伸强度为2.54 MPa,断裂伸长率为597.69%,热稳定性得到有效改善。
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