论文部分内容阅读
蓖麻油基水性聚氨酯(CWPU)是一种环境友好型的高分子材料,具有原料来源广、可再生、易生物降解、良好的生物相容性和低的挥发性组分(VOCs)排放等优点。近年来,随着环境政策日益严格,CWPU受到了人们广泛的关注,并迅速成为了涂料工业的研究热点。但是,亲水性乳化剂和蓖麻油脂肪酸链的引入通常会降低材料的耐水性和力学性能。因此,发展一种具有优异耐水性和力学性能的高蓖麻油含量的WPU涂料的制备工艺具有重要意义。本论文以天然蓖麻油作为多元醇,制备了 CWPU涂料。通过研究投料方式、二羟甲基丙酸(DMPA)含量、n(-OH)/n(-NCO)值和蓖麻油含量对涂料性能的影响,优化了CWPU的合成工艺;此外,为了得到具有极好耐水性和力学性能的高蓖麻油含量的WPU涂料,本论文构建了 UV固化的SiO2/CWPU复合体系,分别研究了 UV固化改性和γ-MPS:TEOS 比值对常规固化CWPU和UV固化CWPU材料性能的影响,以得到最优的制备方法。实验结果表明:(1)对于制得稳定的乳液,分步法投料优于一锅法投料;对于分步法投料工艺,综合考虑到CWPU的乳液稳定性、耐水性和热力学性能,较合适的配比如下:DMPA含量为5-7 wt%,n(-OH)/n(-NCO)比值为0.91,蓖麻油含量为42.5～50wt%。(2)高蓖麻油含量的CWPU经UV固化改性后,树脂的吸水率由436.7%下降到21.1%,铅笔硬度由B提高到HB,杨氏模量由49.2 MPa提高到211.4 MPa,断裂伸长率由 324.1%下降到 276.4%。此外,对于UV固化树脂,DMPA含量由5wt%提高到7 wt%,树脂的柔韧性大幅下降。因此,DMPA含量为5 wt%的UV固化CWPU树脂具有最优的综合性能。(3)SiO2/CWPU壳核复合结构的构建进一步地提升了高蓖麻油含量的UV固化树脂的耐水性和力学性能。γ-MPS含量越高,材料的性能越好。随着γ-MPS:TEOS 比值由0:1上升到1:0,复合树脂的吸水率由11.7%下降到7.9%,拉伸强度、杨氏模量和硬度分别由12.5 MPa、178.6 MPa和HB升高到18.9 MPa、487.8 MPa和3H,断裂伸长率由227.4%下降到83.9%。因此,最佳的γ-MPS/TEOS 比值为1:0,即F-S2样品具有最优的综合性能,其对应的合成配方为最优配方。本论文成功的制备了UV固化SiO2/CWPU壳核复合涂料,该涂料具有蓖麻油含量高、存储稳定性好以及耐水性和力学性能优异等优点,是一种极好的木器涂料,期待其应用于高附加值的产品。