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水性聚氨酯(WPU)以水为溶剂,具有环保、不燃、无毒、易于加工使用等优点,在涂料、胶粘剂、纺织物涂层、聚氨酯弹性体、聚氨酯纤维以及生物材料等制造行业有着广泛的用途。然而,由于WPU分子链中存在亲水性基团,使WPU成膜后耐水性差。聚硅氧烷具有表面能低、疏水性好、玻璃化转变温度低的特点,而有机氟化合物表面能低、耐水性好、热力学性能稳定、耐化学腐蚀性能优异。将有机氟和/或硅引入WPU分子链中,可以将其与WPU各自的优点结合起来,提高WPU胶膜的综合性能。目前可用于聚氨酯改性的含氟化合物种类较少,针对以上问题,制备了一系列可用于聚氨酯改性的含氟扩链剂,将含氟单体/有机硅引入聚氨酯分子链中并研究了其对WPU乳液及胶膜性能的影响。主要研究内容如下:1.以甲基丙烯酸六氟丁酯(FBMA)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)为含氟功能单体,与二乙醇胺(DEA)或异氟尔酮二胺(IPDA)进行Michael加成反应,合成了碳氟链长度不同的端羟基FBMA-DEA和DFMA-DEA、端仲氨基的DFMA-IPDA的有机氟化合物。优化确定了Michael加成反应的合成工艺条件。实验表明,合成的有机氟化合物含量达到了98%以上。通过FT-IR及~1H-NMR对产物结构进行表征分析,表明按实验设计成功合成了含氟有机二元胺及含氟有机二元醇。2.分别以端羟基FBMA-DEA、DFMA-DEA扩链剂部分或全部代替丁二醇(BDO),制备了一系列不同的有机氟改性WPU,并研究了氟碳链长度以及用量对WPU乳液及胶膜性能的影响。结果表明:提高氟碳链长度或增加含氟扩链剂用量,WPU乳液的平均粒径增大,膜的断裂伸长率降低,膜的拉伸强度、热稳定性能、耐水性能和表面疏水性能等得到提高。和未改性的WPU相比,用DFMA-DEA扩链所得WPU膜拉伸强度从10.1 MPa提高到14.5 MPa,吸水率从18.0%降低至6.5%,表面水接触角从71.4°提高到93.9°。3.以聚二甲基硅氧烷(PDMS)与聚氧化丙烯二醇(PPG)为混合软段,用DFMA-IPDA部分或全部代替丁二醇(BDO)扩链剂制备了一系列氟、硅共改性WPU,研究了有机氟、硅用量对聚氨酯乳液及胶膜性能的影响。结果表明:随着PDMS和DFMA-IPDA用量的增加,WPU乳液胶粒的平均粒径增大,胶膜的热稳定性提高,疏水性能提高。PDMS可提高WPU胶膜的柔性,而DFMA-IPDA可提高胶膜的韧性。当扩链剂完全采用DFMA-IPDA,PDMS用量为4%时,WPU胶膜的吸水率为4.5%,水接触角达到102.3°。