【摘 要】
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超支化水性聚氨酯（HWPU）具有超支化聚合物的结构特点,同时包含聚氨酯优异的机械性能和耐水性,有着广泛的应用前景。因此,开发结构新颖、多功能化的超支化聚氨酯逐渐成为研究热点,特别是具有环保、性能优异的水性树脂。本课题组一直从事二氧化碳共聚物多元醇（PCD）的合成及应用研究,以其为原料合成的水性聚氨酯具有高强度和高耐水性,但未有关于在HWPU领域的研究报道。本文期待以PCD为主要原料合成综合性能良好
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超支化水性聚氨酯（HWPU）具有超支化聚合物的结构特点,同时包含聚氨酯优异的机械性能和耐水性,有着广泛的应用前景。因此,开发结构新颖、多功能化的超支化聚氨酯逐渐成为研究热点,特别是具有环保、性能优异的水性树脂。本课题组一直从事二氧化碳共聚物多元醇（PCD）的合成及应用研究,以其为原料合成的水性聚氨酯具有高强度和高耐水性,但未有关于在HWPU领域的研究报道。本文期待以PCD为主要原料合成综合性能良好的PCD-HWPU,主要研究内容分为以下三个部分:（1）以PCD、IPDI和DMPA为原料合成聚氨酯预聚体（A2）再与DEOA（b B2）通过耦合单体法制备一系列的HWPU,同时采用水分散HDI固化剂对HWPU的进行固化改性。系统地研究了反应浓度、R值,中和度、亲水单体及固化剂对HWPU基本性能的影响。研究结果表明:通过FT-IR和13C NMR分析表明成功合成具有支化结构的水性聚氨酯;优选工艺条件体系反应浓度为50%,中和度为1.0;随着R值的增加,分子量逐渐增大,分布变窄;DMPA对乳液的外观、粒径和耐水性有显著的影响,随着其含量的增加,粒径和耐水性呈渐进式降低。当DMPA含量为2.0%时,聚合物能够进行乳化分散,但稳定性差;经HDI固化剂改性后的HWPU各项性能得到明显改善,综合考虑胶膜的力学强度、柔韧性和涂膜性能,固化剂的用量在3.0～4.0%为宜。（2）首先以IPDI、DMPA和DEOA为原料合成超支化多元醇（HP）,采用扩链法将HP与正丁醇进行部分封端的线性聚氨酯预聚体进行接枝反应,制得一系列不同HP含量的HWPU乳液。着重研究了HP添加量、不同软段对HWPU基本性能的影响。研究结果表明:通过进行FT-IR和(~1H和13C)NMR测试分析表明成功制得HP;随着HP含量的增加,乳液稳定性降低,粒径在180～445 nm之间,拉伸强度、耐水性、热稳定性有不同程度的提升,涂膜性能有明显的变好。当HP含量为4.0%时,乳液为乳白色,粒径为442.7 nm,拉伸强度达23.6 MPa,断裂伸长率为473.4%,72 h的吸水率为11.8%;涂膜附着力为0级,硬度为H,光泽度在97°左右;同时与聚酯、聚醚型HWPU相比,PCD-HWPU胶膜具有较高的力学强度和良好的柔韧性。（3）采用端羟基硅油对HWPU的末端基进行修饰改性,制得一系列的含有机硅超支化水性聚氨酯（HWPUS）。对有机硅改性后的HWPUS基本性能进行系统的表征。研究结果表明:随着端羟基硅油含量的增加,乳液粒径逐渐变大,稳定性变差,显著提高胶膜的耐水性;其涂膜有优异的附着力,对其硬度影响较小,耐乙醇性有明显的提高。当端羟基硅油含量为4.0%时,乳液粒径达到450 nm,拉伸强度为22.6 MPa,有良好的柔韧性和优异的耐水性。
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