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水性聚氨酯(WPU)具有安全、环保、成膜后材料综合性能高等多种优点,其中,通过阳离子型共聚单体的引入,所制备阳离子型水性聚氨酯,由于其优越的基材附着力和潜在的杀菌性能,在涂料、纺织、皮革等方面已经成为了研究和开发的热点领域之一。现有的制备研究中,所使用的阳离子共聚单体多为有机胺和铵盐型。与其相比,季鏻盐的化学稳定性和耐热性更高,对阴离子基材吸附性能更强,而且环境友好,以其为基础开发的各种离子液体、杀菌剂和表面活性剂是绿色化材料的发展方向之一。但是,将其用于WPU的相关研究当前还比较少见。由此,本论文设计合成了一种双羟基季鏻盐,并以其为扩链单体,制备了含季鏻阳离子的水性聚氨酯(P-WPU),系统研究并优化了共聚物组成,实现了 P-WPU的分散稳定化和成膜的高性能化;在此基础上,进一步合成了含有机硅的阴离子型水性聚氨酯(Si-WPU),通过静电逐层吸附(LbL)原理,实现了表面疏水改性涂层制备。本论文主要内容如下:1.通过1-硫代甘油与烯丙基三苯基溴鏻的点击加成反应,合成了一种双羟基季鏻盐(HQPS)单体,并对其与异氰酸酯的反应进行了研究,在溶剂条件下实现了 HQPS改性聚氨酯(P-PU)的制备。对制备的单体和共聚物结构进行了表征和测试,发现HQPS的引入对P-PU的力学性能有显著影响。2.以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为二异氰酸酯单体、以聚碳酸酯二醇(PC2000)为二醇,以三羟甲基丙烷(TMP)和1-4 丁二醇(BDO)为扩链单体,以HQPS配合N-甲基二乙醇胺(MDEA)为混合亲水扩链剂体系制备P-WPU。系统研究了 HQPS的含量、在混合亲水扩链剂中所占比例、异氰酸根指数(R值)、扩链单体的种类和类型、中和分散条件等对乳液的分散性能、粒径、成膜能力和成膜后乳胶膜的机械性能和吸水率等的影响。以此为依据,对合成和工艺进行了优化,最终制备出固含量为35%,平均粒径为75nm的P-WPU乳液。乳液的贮存稳定期超过六个月,乳液在常温下可以成膜,成膜后机械强度可以达到21MPa。3.以IPDI为二异氰酸酯单体、以PC2000和羟丙基封端聚二甲基硅烷(HP-PDMS)为软段,以TMP和二羟甲基丁酸(DMBA)扩链法制备Si-WPU。在此基础上,利用P-WPU分散体的阳离子特征和优越的界面吸附性能,通过LbL法实现了 P-WPU和Si-WPU在表面的逐层组装。经五次组装,表面涂层厚度可以达到15微米,接触角可达到97.6deg。阳离子P-WPU的引入有效改善了 Si-WPU与基材的界面附着,涂层对玻璃和铝板的附着都在0级以上。涂层较好的力学性能、耐水性结合其疏水性和季鏻盐潜在的杀菌性能以及硅磷杂化体系的阻燃特征,在防污涂层领域具有一定的应用前景。