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由于“毒”塑胶跑道事件,人们对体育场地的无毒环保方面高度关注,而国内塑胶跑道用胶粘剂主要为溶剂型单组分湿固化聚氨酯,其中游离的甲苯二异氰酸酯(TDI)和溶剂对人体健康和环境有害。因为水性聚氨酯(WPU)绿色环保且对各种基材有较好的粘接性,本文根据水性聚氨酯的结构与性能关系,通过原料和功能单体的选择、通过配方设计与合成工艺控制,制备了满足塑胶跑道使用要求的绿色环保、低成本、高粘接性的芳香族TDI型水性聚氨酯胶粘剂,并研究了其后扩链的过程机理。以TDI、聚醚二元醇、三羟甲基丙烷(TMP)和二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料制备内交联型水性聚氨酯乳液,通过FT-IR红外表征、粘度、吸水率和剥离强度测试,研究了亲水基团数量、内交联程度、合成过程中溶剂与催化剂用量、微相分离程度和固化剂用量等因素对WPU乳液和胶膜性能的影响。实验结果发现,随着DMPA含量的增加,WPU胶膜的吸水率增大,剥离强度先增大而后基本趋于不变;当TMP含量从0.5 %增加到2 %时,WPU胶膜的吸水率先降低后增大,剥离强度先增大后降低;随着催化剂用量的增加,WPU乳液的稳定性降低,但WPU的吸水率降低,剥离强度先增大后降低;随着溶剂用量的增加,WPU乳液的稳定性提高,胶膜的剥离强度增大;提高硬段含量导致WPU的粘接强度降低;加入固化剂可明显提高WPU的粘接性;当Wt (DMPA) =5 %、Wt (TMP) =1 %、Wt (Catalyst) =0.2 %、Wt (Solvent) =30 %以及固化剂用量为WPU乳液质量的2 %～3 %时,WPU的综合性能最优。在上部分的基础上,研究了水、扩链温度、-NCO/-OH摩尔比及扩链比等因素对乙二胺(EDA)后扩链芳香族TDI型水性聚氨酯过程的影响,并分析了后扩链的过程机理。FT-IR测试表明,分散体中的H20可通过与聚氨酯中残留异氰酸酯基团(-NCO)的竞争反应影响EDA的后扩链过程。分子量及粒径与Zeta电位测试表明,H20扩链导致分散体失稳;低扩链比时,H20对EDA的后扩链过程影响明显,但高扩链比时,后扩链聚氨酯的分子量降低;扩链温度升高,经EDA后扩链聚氨酯的分子量降低,而分散体粒径增大。当-NCO/-OH摩尔比为1.20、扩链温度为30 ℃、扩链比为60 %时,可有效减弱水对后扩链的不利影响,提高乙二胺的后扩链效果。