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水性聚氨酯分散体具有无毒、不燃、性能可调控等优点,其市场需求在逐年增加,但由于其结构特性,水性聚氨酯的性能还有待提高。因此,科研人员利用结构决定性能的原理,通过接枝、复合等方法对水性聚氨酯进行改性,以提高水性聚氨酯的综合性能。由于水性聚氨酯-聚脲的分子结构特性的缘故,使其在机械性和热性能均优于一般的水性聚氨酯,所以,开发水性聚氨酯-聚脲产品成为了改善水性聚氨酯性能的重要方向之一。本论文首先以低聚物二元醇为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和天门冬氨酸酯二聚体(AE)为硬段,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,1,4-环己烷二甲醇(1,4-CHDM)和乙二胺(EDA)为小分子扩链剂,成功的合成了水性聚氨酯-聚脲(WPUU)树脂。为了得到乳液状态良好,漆膜综合性能优异的水性聚氨酯-聚脲,首先确定了合理的合成路线和工艺流程,例如反应时间、反应温度、催化剂用量和乳液分散工艺等的确定。考察了低聚物二元醇的种类、PCL的分子量及DMPA、1,4-CHDM和AE的用量对水性聚氨酯-聚脲乳液外观状态和胶膜性能的影响。通过实验发现:当以PCL-2000为软段,IPDI为硬段,DMPA用量为4%,1,4-CHDM用量为3%,AE用量为23%时,制备的WPUU产品外观状态和储存稳定性良好,涂板胶膜性能优异。通过采用傅里叶红外光谱(FTIR)分析产品结构具有相应的基团,与预期结构相符;采用热重分析(TGA)验证了WPUU树脂胶膜具有良好的耐热稳定性,起始热分解温度高于290℃;采用透射电镜(TEM)观察到树脂产品粒子呈球形且分布均匀。在上述合成性能优异的WPUU树脂中加入了适量的相关助剂,成功制备出WPUU水性金属铁红漆,可用于制作金属面漆。考察了树脂用量、颜基比和各种助剂种类及用量对铁红漆性能的影响。当WPUU树脂含量为70%,颜基比为0.5:1,消泡剂BYK028用量为0.5%,增稠剂RM2020用量为1.2%,流平剂TEGO-482用量为0.4%,润湿分散剂TEGO-740W用量为0.7%,防闪锈剂ZT-707用量为0.5%,成膜助剂乙二醇丁醚用量为0.8%时,所制备的水性铁红漆遮盖力度强,无不良现象。通过性能测试,硬度达到2H,耐水、耐溶剂性优秀,附着力好,制备的水性金属铁红漆满足金属面漆的使用标准。