毕业论文-磺酸型水性聚氨酯的制备及性能研究.doc

摘  要：本课题制备了磺酸型水性聚氨酯（WPU）分散液并对其性能进行了研究。采用预聚体法，以聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯（TDI）为原料，以二羟甲基丙酸（DMPA）和乙二氨基乙磺酸钠（AAS）为亲水扩链剂，成功制备出磺酸型水性聚氨酯分散液。另外用含氟嵌段共聚物对聚氨酯进行改性。研究表明：磺酸基团的引入可获得高固含量（40%）的分散液。AAS/DMPA比值增大，膜的断裂伸长率、耐水性提高，拉伸强度减小。NCO/H比值增大，膜的拉伸强度、耐水性提高，断裂伸长率减小。聚酯型聚氨酯膜耐水性比聚醚型的差，但拉伸强度更高。含氟嵌段共聚物的加入能提高聚氨酯膜的接触角。含氟嵌段共聚物含量增加，膜的拉伸强度、断裂伸长率和耐水性都降低。

关键词：磺酸型；水性聚氨酯；含氟嵌段共聚物；分散液性能；膜性能

Study on Preparation and Properties of Sulfonated Waterborne Polyurethane

Abstract: In this paper，sulfonated waterborne polyurethane(WPU) dispersions were prepared and their properties were studied．Sulfonated waterborne polyurethane dispersions were successfully prepared by prepolymerization process with polyether polyol、toluene diisocyanate(TDI) as raw materials and dimethylol propionic acid (DMPA)、aliphatic diamine sulphonate (AAS) as hydrophilic chain extenders．In addition，the polyurethane was modified by fluorinated block copolymer．Results showed that high solid content(40%) sulfonated waterborne polyurethane dispersions could be got by introducing the sulfonic acid group into WPU．With the increase of the AAS/DMPA value，the elongation at break and water resisting property of polyurethane film increased，the tensile strength of the film decreased．With the increase of the NCO/H value，the tensile strength and water resisting property of the film increased，the elongation at break of the film decreased．Water resisting property of polyester-type waterborne polyurethane film was worse than polyether-type waterborne polyurethane film，but its tensile strength was higher．Adding fluorinated block copolymer into WPU could increase the contact angle of polyurethane film．With the increase of fluorinated block copolymer content，the tensile strength、the elongation at break and water resisting property of the film all decreased．

Keywords: sulfonate-base；waterborne polyurethane；fluorinated block copolymer；dispersion properties；film properties

目 录

摘  要 Ⅰ

目  录 Ⅲ

术 语 表 Ⅴ

1. 引言 1

1.1. 概述 1

1.2. 应用 1

1.3. 国内外研究现状和发展趋势 1

1.4. 课题研究意义和目标 2

2. 实验部分 3

2.1. 实验原料及实验仪器 3

2.2. 实验步骤 4

2.2.1. 水性聚氨酯的制备 4

2.2.2. 含氟水性聚氨酯的制备 4

2.3. 性能测定与表征 4

2.3.1 分散液性能的测试与表征 4

2.3.1.1. 固含量的测定 4

2.3.1.2. 粘度的测定 5

2.3.1.3. 粒径的测定 5

2.3.1.4. 分子量及其分布的测定 5

2.3.2. 膜性能的测定与表征 5

2.3.2.1. 接触角的测定 5

2.3.2.2. 膜的制备 5

2.3.2.3. 耐水性的测定 5

2.3.2.4. 耐溶剂性的测定 6

2.3.2.5. 硬度的测定 6

2.3.2.6. 力学性能的测试 6

3. 结果与讨论 7

3.1. 磺酸型水性聚氨酯分散液的制备 7

3.2. 水性聚氨酯的性能 7

3.2.1. 水性聚氨酯分散液的固含量 8

3.2.2. 水性聚氨酯分散液的粘度 9

3.2.2.1. AAS/DMPA摩尔比对水性聚氨酯分散液粘度的影响 9

3.2.2.2. NCO/H摩尔比对水性聚氨酯分散液粘度的影响 9

3.2.3. 水性聚氨酯分散液的粒径 10

3.2.4. 水性聚氨酯分散液的分子量及其分布 11

3.2.5. 聚氨酯膜的耐水性 11

3.2.5.1. AAS/DMPA摩尔比对聚氨酯膜的耐水性的影响 11

3.2.5.2. NCO/H摩尔比对聚氨酯膜的耐水性的影响 12

3.2.5.3. 多元醇的种类对聚氨酯膜的耐水性的影响 13

3.2.6. 聚氨酯膜的耐溶剂性 13

3.2.7. 聚氨酯膜的硬度 14

3.2.7.1. AAS/DMPA摩尔比对聚氨酯膜硬度的影响 14

3.2.7.2. NCO/H摩尔比对聚氨酯膜硬度的影响 14

3.2.8. 聚氨酯膜的力学性能 15

3.2.8.1. AAS/DMPA摩尔比对聚氨酯膜力学性能的影响 15

3.2.8.2. NCO/H摩尔比对聚氨酯膜力学性能的影响 16

3.2.8.3. 多元醇的种类对聚氨酯膜力学性能的影响 17

3.3. 含氟水性聚氨酯的性能 17

3.3.1. 含氟嵌段共聚物含量对水性聚氨酯分散液粘度的影响 17

3.3.2. 含氟水性聚氨酯膜的接触角 18

3.3.2.1. 含氟嵌段共聚物的含量对聚氨酯膜接触角的影响 18

3.3.2.2. 含氟嵌段共聚物结构对聚氨酯膜接触角的影响 20

3.3.3. 含氟嵌段共聚物含量对聚氨酯膜耐水性的影响 20

3.3.4. 含氟嵌段共聚物含量对聚氨酯膜耐溶剂性的影响 21

3.3.5. 含氟嵌段共聚物含量对聚氨酯膜硬度的影响 21

3.3.6. 含氟嵌段共聚物含量对聚氨酯膜力学性能的影响 22

4. 结论 24

参 考 文 献 25

致 谢 26