【碩士】水性聚氨酯的合成及其在運動場地中的應(yīng)用

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　　【碩士】水性聚氨酯的合成及其在運動場地中的應(yīng)用　　授予學位：碩士　　學位授予單位：合肥工業(yè)大學　　學位年度：2009　　水性聚氨酯(WPU)是相對于溶劑型聚氨酯而言的，它是聚氨酯粒子分散在連續(xù)相(水)中的二元膠體體系。由于其本身具有無毒、不易燃燒、無污染、節(jié)能、安全可靠等優(yōu)點，目前發(fā)展非常迅速，應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域。特別是近年來，由于溶劑價格的高漲和人們環(huán)保意識的增強，使水性聚氨酯取代溶劑型聚氨酯成為一個重要的發(fā)展方向。　　水性聚氨酯是包含交替的軟段和硬段單元的嵌段狀共聚物，并有少量帶有被中和或季胺化成鹽的離子基團和非離子親水鏈段的重復單元。柔軟的軟段通常由聚酯或聚醚組成，而剛性的硬段則通常由被低分子量的醇或胺擴鏈的二異氰酸酯組成。通常認為，水性聚氨酯的性能主要決定于軟硬段的相行為，以及離子特性。這種相行為還取決于軟硬段的含量、結(jié)晶性、長短和極性，分子鏈問或鏈內(nèi)的相互作用如氫鍵和庫侖力等，以及總體組成和分子量大小?！　? 本文選取可再生、來源廣泛、價廉的蓖麻油作為聚氨酯的多元醇組分，采用預聚體法，引入DMPA，通過自身乳化，交聯(lián)改性合成水性聚氨酯乳液。在預聚過程中可以加入一定量的丁酮，以降低粘度以及作為共溶劑有利于涂膜的形成。研究了預聚物的合成工藝，考察了NCO／OH比值、羧基含量、中和劑種類和中和率、蓖麻油等對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能的影響。發(fā)現(xiàn)NCO／OH初摩爾比提高，涂膜的硬度和機械強度也相應(yīng)提高，但外觀變差；適宜的NCO／OH摩爾比不僅使乳液具有較好綜合性能，而且還可保持良好的外觀；當羧基DMPA在固體份中的重量百分含量超過4．08％時，水性PU貯存穩(wěn)定。親水基團含量越高越有利于水性聚氨酯的穩(wěn)定，但羧基含量太高，膠膜耐水性差。水性PU的粘度和DMPA的含量、中和度以及溫度等因素有關(guān)。水性聚氨酯體系的粒子尺寸受DMPA的含量影響較大，含量越高，粒子尺寸越小。適當提高DMPA含量有利于乳液外觀的改善以及涂膜力學性能的提高，但過高的DMPA含量將使耐水性變差，吸水率提高；隨著中和度提高，乳液外觀改善，貯存穩(wěn)定性提高，涂膜拉伸剪切強度增大，但耐水性和斷裂伸長率降低。并通過傅立葉紅外光譜分析，表征了聚氨酯分子鏈中形成了由蓖麻油引入的碳碳雙鍵及碳氧雙鍵，以及交聯(lián)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，從而提高水性聚氨酯涂膜的物理機械性能和耐水性。并介紹了水性聚氨酯配制運動場面漆的配方、工藝。以及用水性聚氨酯制成的運動場面漆組成與性能的關(guān)系。結(jié)果表明，當C．O．／N 220的摩爾比為l：1、NCO／OH摩爾比為1．4：1、DMPA添加量為5．5％時合成的水性聚氨酯涂料具有較好的成膜性、較高的硬度、優(yōu)異的附著力和較好的耐水、耐油性。由此制備的運動場面漆具有優(yōu)異的性能。　　　　　　

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