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水性聚氨酯是以水为分散介质的二元胶体体系,与溶剂型聚氨酯相比,具有无毒、不易燃烧、不污染环境等优点,近年来,随着环境法规的完善和人们环保意识的增强,使水性聚氨酯取代溶剂型聚氨酯成为一个重要发展方向。要想获得与溶剂型产品性能相当的水性聚氨酯,水性聚氨酯乳液的制备是关键。为了制得性能优异的水性聚氨酯,首先需要从异氰酸酯组分入手。目前国内的水性聚氨酯产品大都采用甲苯二异氰酸酯(TDI)作为二异氰酸酯组分,但TDI合成的水性聚氨酯性能有待改善,特别是拉伸强度和耐水性,而用结构规整的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的研究鲜见报道,原因是MDI活性比较大,反应很难控制。因此本文在对相关文献分析研究的基础上,确定了TDI合成的较佳配方,以此配方为基础,合成了不同异氰酸酯n(TDI)/n(MDI)含量具有自乳化能力的水性聚氨酯。通过FTIR、GPC、TG、力学性能等考察了不同异氰酸酯n(TDI)/n(MDI)含量对水性聚氨酯的合成及性能影响。研究结果表明MDI提供的水性聚氨酯的拉伸强度和断裂伸长率有较大幅度的提高,耐水性和耐热性也有明显改善。其次,研究了以MDI为主要合成原料,合成具有自乳化能力的水性聚氨酯。本实验系统地研究了亲水单体二羟甲基丙酸的含量、硬段的含量、NCO/OH投料比和中和度对水性聚氨酯的乳液粘度、粒径分布及对水性聚氨酯涂膜的拉伸强度、伸长率和耐水性和热稳定性的影响。通过FTIR、TG表征,说明了聚氨酯分子链中存在氢键,聚氨酯基体中存在软段和硬段的微相分离。综合上述实验结果分析得出了最佳的工艺配方:DMPA含量为6.5wt%、R值为1.0、硬段含量40wt%、中和度为100%时,其制备聚氨酯综合性能最佳。最后,在MDI合成水性聚氨酯最佳配方的基础上,把通过聚丙烯酸酯乳液和水性聚氨酯乳液机械共混。采用FTIR和DSC进行了分析,可知聚丙烯酸酯分子与聚氨酯分子之间具有一定的相容性。当PU/PA的质量比为20:80制得的共混乳液的涂膜在耐水性提高的同时,耐热性也有很大提高。