【摘 要】
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缔合型增稠剂作为一种重要的助剂被广泛应用于建筑、化妆品、涂料和颜料领域。其中疏水改性乙氧基化氨基甲酸酯(HEUR)因其高效的增稠性能而受到越来越多的关注。疏水改性聚氨酯的低剪切与高剪切良好的增稠效果可应用于涂料的储存和施工的不同场景。温度作为重要因素影响疏水改性聚氨酯增稠剂的流变性能,本文旨在研究不同结构疏水改性聚氨酯增稠剂的温度不敏感性及其机理。第一部分考察二异氰酸酯结构对HEUR增稠体系温度不
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缔合型增稠剂作为一种重要的助剂被广泛应用于建筑、化妆品、涂料和颜料领域。其中疏水改性乙氧基化氨基甲酸酯(HEUR)因其高效的增稠性能而受到越来越多的关注。疏水改性聚氨酯的低剪切与高剪切良好的增稠效果可应用于涂料的储存和施工的不同场景。温度作为重要因素影响疏水改性聚氨酯增稠剂的流变性能,本文旨在研究不同结构疏水改性聚氨酯增稠剂的温度不敏感性及其机理。第一部分考察二异氰酸酯结构对HEUR增稠体系温度不敏感性的影响,以摩尔比为2:1的不同二异氰酸酯和PEG6000为原料,直链醇封端合成单段HEUR(α-HEUR)。通过流变研究异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)及二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(HMDI))结构对HEUR/C的触变环面积(Sloop)及0.2 wt%的HEUR/C(HEUR增稠Latex/Fe2O3/Zn3(PO4)2/Ba SO4悬浮液)流体模量的影响。5~25℃以IPDI合成的α-HEUR的温度不敏感性最佳、具有最大的触变性。第二部分考察亲水段长度对HEUR增稠体系温度不敏感性的影响,以摩尔比3:2的IPDI和聚乙二醇为原料,直链醇封端合成两段HEUR(β-HEUR)。HEUR/W(H2O)的流变结果表明亲水段长增加,剪切变稀、触变环出现的位置接近。以上结果表明亲水段对HEUR/W的温度不敏感性的影响不大。研究疏水结构对HEUR/C粘度曲线重合点位置,Sloop及粘弹性的影响,三者结果具有很好的相关性。第三部分探究疏水链长对HEUR增稠体系温度不敏感性的影响,采用摩尔比4:3的IPDI和聚乙二醇为原料,直链醇封端合成三段HEUR(γ-HEUR)。流变结果显示长疏水尾链的HEUR/W具有更好的增稠效率,粘度受温度影响小,活化能高。研究疏水端基链长对HEUR/C的流变活化能、触变环面积及HEUR/C流体的储能模量的影响。疏水端基越长缔合作用越强,温度不敏感性越强。研究亲疏水比(分子量)对HEUR增稠涂料效果的影响。核磁氢谱(~1H NMR),傅里叶变换红外光谱(FTIR)和凝胶渗透色谱(GPC)等证明HEUR的成功合成。热重分析(TGA)结果证明HEUR具有良好的热稳定性。对HEUR/W的动态粒径光散射(DLS)结果表明HEUR在水中形成多分散的胶束。动态测试结果表明温度升高HEUR/W由弹性体变为粘流体。以差示扫描量热法量热法(DSC)和广角X射线衍射(WAXD)研究异氰酸酯结构、亲水段长及疏水链长对HEUR分子间作用力的影响。亲水段和异氰酸酯相同时,建立HEUR/C分子间相互作用网络模型和温度影响HEUR/C链段活动性的温度不敏感性模型,该模型合理地解释温度不敏感性与不同长度疏水端基的缔合作用关系。结合非牛顿指数(n)及表面粗糙度探究温度不敏感性与储存稳定性的关系。本研究对实际生产中涂料储存及应用具有指导意义。
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