葡萄糖改性水性聚氨酯的合成及性能研究.pdf

1、聚氨酯指的是在分子主鏈中含氨基甲酸酯鍵的一類聚合物的統(tǒng)稱，通常情況下由異氰酸酯和多元醇發(fā)生加聚反應生成。環(huán)境污染程度增加，導致溶劑型聚氨酯發(fā)展受阻，工業(yè)發(fā)展隨之出現萎縮現象，因此水性聚氨酯(WaterbornePolyurethane，WPU)應運而生。
　　WPU是指在聚氨酯分子鏈的主鏈上或側鏈上接入親水性基團，或者通過外加入乳化劑的方式來實現聚氨酯的水溶性。WPU以水作為分散介質，具有環(huán)保無毒、難燃燒等優(yōu)勢，并且通過改變軟硬段

2、種類與比例來調節(jié)樹脂材料的綜合性能。因此，WPU能被廣泛應用到紡織、建筑、皮革、造紙等領域。相比溶劑型PU，WPU存在硬度低、分子量小等劣勢，因此水性聚氨酯的改性研究非常重要，如交聯改性、環(huán)氧改性、納米改性等。近幾年天然物質以其環(huán)保易得、易降解等優(yōu)勢成為改性的熱門話題。
　　經過大量前期調研后，本文選用簡單易得、價廉的天然質葡萄糖作為改性劑，對水性聚氨酯進行交聯改性，主要分為以下四個方面進行研究:
　　1.葡萄糖改性異佛爾酮

3、二異氰酸酯(IPDI)水性聚氨酯研究
　　本章采用自然界廣泛存在的葡萄糖(Glc)為交聯改性劑，葡萄糖是一種多羥基醛，分子中含五個羥基，且含有六元環(huán)狀結構，羥基相錯分布與六元環(huán)上下側。以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，聚氧化丙烯二醇(N-210)，一縮二乙二醇(DEG)，葡萄糖和二羥甲基丙酸(DMPA)作為基本原料，通過合成工藝探索確定最優(yōu)實驗方案，采用最優(yōu)實驗方案合成一系列不同GLC百分含量的水性聚氨酯。傅里葉變換紅外光譜(FT

4、IR)對共聚物組成進行表征，以拉力機、差示掃描量熱儀(DSC)和熱重分析儀分別對膠膜的力學性能、表面形貌和熱性能進行測試。結果表明，通過FTIR測試中羥基譜峰的變化可以證明葡萄糖作為內交聯劑引入了聚氨酯分子鏈中，且乳液穩(wěn)定性測試表明合成了穩(wěn)定性良好的乳液;隨著葡萄糖加入量的增加，膠膜耐水性得到提高，耐熱性能得到改善;由于葡萄糖的交聯作用，引起膠膜硬度和力學性能隨著Glc添加量的增加顯著提高，相對玻璃硬度最高達0.54，拉伸強度最大超過3

5、0MPa;當葡萄糖用量1.75％時綜合性能良好，且乳液狀態(tài)良好。
　　2.葡萄糖改性甲苯二異氰酸酯(TDI)型水性聚氨酯研究
　　以葡萄糖(Glc)作為交聯改性劑，以甲苯二異氰酸酯(TDI)，聚氧化丙烯二醇(N210)，一縮二乙二醇(DEG)，二羥甲基丙酸(DMPA)作為基本原料，通過合成工藝探索確定最優(yōu)實驗方案，采用最優(yōu)實驗方案合成一系列不同Glc百分含量的水性聚氨酯。FTIR對共聚物組成進行表征，以拉力機、DSC和熱重分

6、析儀分別對膠膜的力學性能、表面形貌和熱性能進行了測試。結果表明，經工藝探討后采用最優(yōu)合成工藝合成一系列水性聚氨酯，各項性能測試和表征表明合成了葡萄糖改性水性聚氨酯，且因葡萄糖的加入引起乳液粒徑變小，膠膜耐水性得到改善;該體系改性水性聚氨酯熱分解起始溫度在220℃左右，軟硬段的最大分解速率溫度上升;隨著葡萄糖加入量增加，膠膜邵氏硬度從64（邵A）增加到了83（邵A）;該體系膠膜耐水性明顯低于葡萄糖改性IPDI型水性聚氨酯。
　　3.

7、葡萄糖-磺酸鹽雙重改性IPDI型水性聚氨酯研究
　　用葡萄糖(Glc)作為交聯改性劑，以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，聚氧化丙烯二醇(N210)，一縮二乙二醇(DEG)，二羥甲基丙酸(DMPA)和氨基磺酸鈉(A-95)作為基本原料，合成一系列不同Glc百分含量的水性聚氨酯。傅里葉變換紅外光譜(FTIR)對共聚物組成進行表征，以拉力機、差示掃描量熱儀(DSC)和熱重分析儀分別對膠膜的力學性能、表面形貌和熱性能進行了測試。結果表明，

8、葡萄糖改性水性聚氨酯已經合成，乳液狀態(tài)良好，能夠長期穩(wěn)定存在;而且葡萄糖含量增加在一定程度上會改善水性聚氨酯力學性能;葡萄糖加入量增加降低膠膜熱分解速率，提高了膠膜耐熱性;并且隨葡萄糖含量增加，膠膜硬度上升;
　　4.葡萄糖改性水性聚氨酯膠膜的降解性研究
　　分別采用前三章節(jié)中的合成工藝制備了一系列葡萄糖改性水性聚氨酯的復合乳液。將樣品編號并稱重之后，埋在土里自然降解，為期100天。傅里葉變換紅外光譜(FTIR)對共聚物組成