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随着国内外环保规定的不断提高,包装印刷行业为了更好的发展,多数产品的外包装材料也不断追求安全性及环保性的要求。水性聚氨酯(WPU)因为优异的性能在包装印刷行业受到青睐。对于包装印刷行业要求的低挥发性有机化合物(VOC)含量、无毒、耐高温的性能,需要对WPU进一步改性。氧化石墨烯(GO)作为性能优越的新型碳材料,应用在聚合物中有效地提高了材料性能。本文以氧化石墨烯与水性聚氨酯结合赋予材料各项性能。本文用聚酯二元醇(PCL),异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要原料,且加入磺酸型和羧酸型亲水扩链剂,分别以氧化石墨烯和修饰的GO改性水性聚氨酯,制备了零VOC、无三乙胺特性的耐高温型水性聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)乳液及胶膜,采用多种仪器对乳液和胶膜进行测试。论文研究内容如下:(1)以IPDI、PCL、MMA为原料,以1,4-丁二醇、二羟甲基丁酸为扩链剂,采用GO对水性聚氨酯进行共混改性,制备了GO改性的无三乙胺特性的GO/WPUA乳液,探究GO添加量对乳液的影响。结果表明:制备出少层的氧化石墨烯,低含量的GO稳定均匀分散在WPUA体系中。当GO加入量为0.75%时,胶膜拉伸强度提高到30.64 MPa,且改性后的复合胶膜耐热性能有一定的提升。(2)为进一步增强WPUA的耐热性能,采用十二烷基三甲基溴化铵对GO进行插层改性,得到改性产物DTGO,用DTGO对水性聚氨酯进行改性,制得表面GO改性的水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(DTGO/WPUA),研究改性氧化石墨烯(DTGO)用量。结果表明:GO改性后与水性聚氨酯进行复合,使得复合涂膜的力学性能和耐热性明显提高。当DTGO用量为0.8%时,复合胶膜拉伸强度提高到48.5 MPa,初始分解温度提高了 21℃。同时DTGO的加入,提高了水性聚氨酯的耐水性。(3)采用硅烷偶联剂改性GO与SiO2,在改性GO表面接枝改性的SiO2,通过共混将杂化填料SiO2-GO加入到水性聚氨酯中,制得SiO2-GO/WPUA复合材料。研究SiO2-GO含量对乳液稳定性的影响。结果表明:SiO2-GO杂化填料添加量为0.7%时,改性后复合胶膜的热稳定性和力学性能有所提高,复合胶膜的初始分解温度提高了 24.6℃。(4)将制得的WPUA样品测试其应用性能,测试结果表明,改性后的WPUA在铝箔纸上附着力、柔韧性都没有大的变化。但产品的抗热粘花性能有了一定程度的提高。制得的WPUA在合成与应用时都不添加有机溶剂和三乙胺,满足了包装印刷行业的VOC标准要求,同时也达到了包装类产品国家的标准要求,可作为包装材料进行应用。