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近年来,随着各国对可挥发性有机物(VOC)的管控愈加严格,水性产品得到突飞猛进的发展。在涂料方面,水性涂料正日益取代传统油性涂料,其中水性聚氨酯(WPU)更是由于其优异的性能而得到各国研究人员的关注。本课题以聚己二酸1,4-丁二醇酯和异佛尔酮二异氰酸酯为主要原料合成WPU,同时探讨了原料组成和合成条件(如反应温度、反应时间、异氰酸根/羟基(NCO/OH)、二羟甲基丙酸(DMPA)添加量、乙二胺添加量和搅拌速率等)对所得WPU物理和化学性能(如粘度、异氰酸根含量、乳液粒径和稳定性涂膜性能等)的影响。研究结果表明,本实验合成WPU的最优反应温度:60-70℃;最优预聚体反应时间:4h;最优NCO/OH值:2.0;最优DMPA添加量:1.96wt%;最优乙二胺添加量:4.0wt%;最优搅拌速率:400r/min。此外,通过采用高压微射流技术对WPU乳液进行处理,可进一步优化本课题所制WPU的综合性能。另一方面,本课题利用氧化石墨烯(GOs)对WPU进行改性,得到GOs-WPU乳液,通过原子力显微镜以及透射电镜等分析手段对改性结果进行表征,并对乳液及涂膜综合性能进行测试。研究结果表明WPU改性成功,GOs-WPU乳液及涂膜综合性能优异,体系最优GOs含量:1.0wt%。在改性乳液的基础上,将其与硅藻土、相变微胶囊这两种功能填料配合应用于建筑室内涂料中。通过正交设计确定涂料颜填料的配比,通过扫描电镜观察硅藻土微孔结构以确定乳液的加入量。系统地比较WPU和GOs-WPU两种乳液所制涂料的性能,并对涂膜进行空气净化标准测试和热力学测试。研究结果表明,所制涂料性能均达到一等品以上,且涂料空气净化效果及净化耐久性十分优异。热力学分析结果表明涂膜在30℃左右具有良好的相变作用,其中GOs-WPU涂料涂膜的潜热值更是达到126.1J/g,具有显著的“削峰填谷”的节能效果。