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葡萄糖/丙烯酸酯改性聚碳酸酯型水性聚氨酯乳液的制备与性能研究

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第一章 绪论

1.1 水性聚氨酯概述

1.1.1 水性聚氨酯发展概况

1.1.2 水性聚氨酯的分类

1.1.3 水性聚氨酯的制备方法

1.1.4 水性聚氨酯的性能特点

1.1.5 聚氨酯化学反应

1.1.6 聚氨酯的结构与性能

1.2 水性聚氨酯的改性

1.2.1 丙烯酸酯改性

1.2.2 环氧树脂改性

1.2.3 有机硅改性

1.2.4 天然高分子改性

1.3 水性聚氨酯的应用

1.4 本课题的立题思想及创新点

1.4.1 立题思想

1.4.2 本论文的主要创新点

第二章 聚碳酸酯型水性聚氨酯乳液的制备与性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验原料

2.2.2 原料处理

2.2.3 实验方法

2.2.4 分析与测试

2.3 结果与讨论

2.3.1 红外分析

2.3.2 TG分析

2.3.3 R值对WPCU乳液外观的影响

2.3.4 R值对WPCU胶膜吸水率的影响

2.3.5 R值对WPCU乳液粒径的影响

2.3.6 R值对WPCU胶膜力学性能影响

2.3.7 DMPA含量对WPCU乳液外观的影响

2.3.8 DMPA含量对WPCU胶膜吸水率的影响

2.3.9 DMPA含量对WPCU乳液粒径的影响

2.3.10 中和度对WPCU乳液的影响

2.4 本章小结

第三章 丙烯酸羟乙酯对聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液性能的影响

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验原料

3.2.2 原料处理

3.2.3 实验方法

3.2.4 分析与测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 红外分析

3.3.2 TEM分析

3.3.3 TG分析

3.3.4 DSC分析

3.3.5 HEA含量对PUA乳液外观的影响

3.3.6 HEA含量对PUA胶膜的吸水率影响

3.3.7 HEA用量对PUA胶膜的力学性能影响

3.3.8 不同引发剂对反应的影响

3.3.9 引发剂用量对PUA乳液的影响

3.4 本章小结

第四章 葡萄糖改性聚碳酸酯型水性聚氨酯乳液的制备与研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验原料

4.2.2 原料处理

4.2.3 实验方法

4.2.4 分析与测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 红外分析

4.3.2 XRD分析

4.3.3 TG分析

4.3.4 葡萄糖含量对PUG乳液的外观影响

4.3.5 粒径分析

4.3.6 葡萄糖含量对PUG胶膜耐介质性能的影响

4.3.7 葡萄糖含量对PUG胶膜力学性能的影响

4.4 本章小结

第五章 葡萄糖,丙烯酸酯改性聚碳酸酯型水性聚氨酯乳液的制各与研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 实验原料

5.2.2 实验方法

5.2.3 分析与测试

5.3 结果与讨论

5.3.1 红外谱图分析

5.3.2 TEM分析

5.3.3 TG分析

5.3.4 WPCU、PUG和PUGA胶膜的耐介质性测试

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和申请专利

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摘要

论文的工作集中在天然多羟基化合物葡萄糖/丙烯酸酯改性聚碳酸酯型聚氨酯乳液的制备与性能方面的研究。主要成果总结如下:
  1、以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯型二元醇(PCDL,Mn=2000)、二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,制备了聚碳酸酯型聚氨酯乳液(WPCU)。使用FI-IR和TG分析了产物的结构和热稳定性能,并分析了不同R值(NCO/OH摩尔比)和DMPA含量对聚氨酯胶膜的耐水性和力学性能影响。结果表明:聚碳酸酯型聚氨酯较普通的聚酯型聚氨酯的耐水性有了很大的提高。同时,随R值的增大,胶膜的耐水性增强,拉伸强度增加,断裂伸长率降低。随DMPA含量增加,胶膜的耐水性下降。综合各项性能方面考虑,选择R值为1.3、DMPA含量6%,乳液及其膜的综合性能较好,为进一步的改性提供了较好的基础。
  2、先由丙烯酸羟乙酯(HEA)和聚碳酸酯型聚氨酯预聚体(PCUP)反应制备了双键封端的聚氨酯乳液(PUL),再通过无皂乳液聚合法制备了丙烯酸丁酯(BA)/PUL核-壳复合乳液(PUA)。利用FT-IR、TEM、TG等手段分析了产物的结构、粒子形态以及热稳定性能;利用力学性能测试手段分析了不同HEA含量对PUA胶膜的力学性能的影响。结果表明:HEA在聚氨酯/丙烯酸酯共聚中起到了很好的桥梁作用。随HEA含量增加,PUA胶膜的热稳定性得到了提高;胶膜的拉伸性能和断裂伸长率呈先增大后减小的趋势。当HEA(wt%=50%)时,乳液粒径为200nm,核壳结构明显;拉伸强度22.6MPa,断裂伸长率为435%。
  3、用葡萄糖改性PCUP制备了葡萄糖基聚氨酯乳液(PUG)。利用FT-IR、XRD、TG等手段研究了产物的结构及热性能。利用力学性能测试手段分析不同葡萄糖含量对PUG胶膜力学性能的影响。结果表明:随葡萄糖含量的增加,乳液粒径增大,稳定性下降;当葡萄糖(wt%=3.5%)时,PUG胶膜的最大失重温度为332℃,比改性前的WPCU(310℃)有明显提高:胶膜的拉伸强度为20.4MPa,断裂伸长率为334%。
  4、通过无皂乳液聚合方法制备了BA改性PUG核-壳复合乳液(PUGA)。采用FT-IR、TEM、TG和耐介质性测试等手段分析了产物的结构、粒子形态、热稳定性和耐介质性。结果表明:所制备PUGA的平均粒径为250nm;PUGA胶膜的耐热性和耐介质性能都较改性前得到较好的改善。

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