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经济的快速发展以及环保法规的逐日完善,促使着环境友好型涂料更多的渗透人们的日常生活。水性聚氨酯涂料作为一种环境友好型涂料,对促进涂料产品转型及涂料行业发展都有深远的意义。利用可再生资源合成材料减少对不再生资源的依赖已成为发展趋势,本课题采用生物质材料对水性聚氨酯进行改性研究,以期合成一种新型水性聚氨酯涂饰剂,从合成工艺、分子结构设计等方面对涂饰剂制备与性能进行探讨。(1)将木质素磺酸钠(SLS)在酸性环境下酚化改性,使甲氧基转化为酚羟基,提高反应活性并保存磺酸盐基团,并在碱性环境中加入环氧氯丙烷制备出木质素基环氧树脂(LBER),通过FT-IR表征测试表明.:改性剂LBER已经合成,并用其对水性聚氨酯(WPU)改性,成功制备出木质素基环氧树脂-水性聚氨酯乳液(LBER-WPU)。选用乳液合成状况及合成的乳液外观、储存稳定性、胶膜抗水性为基础条件,确定了最适宜反应时间为3h、反应温度为80℃、亲水扩链剂2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)添加量为5%。考察了改性剂LBER用量对分散液、胶膜、涂层性能的影响,结果表明:当LBER质量分数为0.3%～0.4%时,分散液外观良好、粒径较小,具备6个月及以上储存稳定期,在60℃高温稳定性和-20℃低温稳定性良好,耐酸、碱性得到了提升;胶膜拉伸强度最高可达22MPa,相比纯水性聚氨酯(WPU-0)提高了约2倍,胶膜耐水性、耐溶剂性增强,热稳定性也有明显改善;随着LBER添加量的不断增多,涂层的透水气性不断减小,耐磨性不断提高,光泽度及耐干湿擦性能得到改善,当改性剂LBER质量分数为0.3%时,涂层耐磨等级为0级、光泽度达6.8Gu、耐干擦等级为5.0级、耐湿擦等级为4.5级。(2)以聚己内酯二元醇(PCL-1000)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为基础原料,DMPA为亲水扩链剂,海藻酸钠(SA)为交联剂,成功合成了海藻酸钠改性水性聚氨酯乳液(SAWPU)。在成膜过程中利用SA分子结构上的-COOH与金属Ca2+离子发生螯合反应,制备出二度交联的水性聚氨酯胶膜。探讨了反应温度、R值(n(-NCO):n(-OH)及DMPA含量对乳液外观及性能的影响,发现最适反应温度为80℃、R值为1.4、DMPA含量为5%,FT-IR表征结果显示:SA作为交联剂已成功引入WPU分子结构中。研究了 SA用量与乳液、胶膜、涂层性能的关联,结果表明:实验合成的SAWPU乳液均一,具备6个月及以上储存稳定期,随着SA添加量的增多,乳液粒径先增大后减小,并且耐酸碱性、耐高低温性能优良;胶膜吸水率最低为7.2%,接触角最大为84.3°,耐溶剂型提高,拉伸强度高达76.55 MPa,断裂伸长率1253.95%,相比SAWPU-0分别提高了 163%和52%,SA的加入降低WPU在低温区的热稳定性(300℃之前),但是同时提高了高温区的热稳定性。涂层的性能测试表明:随着SA添加量的不断增多,涂层的透水气性先削弱后增强,耐磨等级、光泽度及耐干湿擦性能均有所提高,综合考虑SA添加量在0.2%～0.3%。(3)以PCL-1000、HDI为主要原料,DMPA为亲水扩链剂,魔芋胶(KGM)为交联改性剂,成功合成了魔芋胶改性水性聚氨酯离聚体的水溶液(KGM/WPU)。并探讨了 KGM用量对水溶液、胶膜及涂层性能的影响。结果表明:随着体系中KGM含量地增加,乳液粒径不断增大,外观均一良好,具备6个月及以上储存期;适量的KGM对于胶膜的抗水性、耐酸碱性及耐溶剂性具有增强作用,一旦超过体系的承载量,胶膜的抗水、酸碱和溶剂腐蚀能力又会相应减弱,与纯WPU胶膜相比,经KGM改性后的胶膜拉伸强度提高、断裂伸长率降低、热稳定提高,当KGM添加量为0.4%时,胶膜拉伸强度高达25.83 MPa,是未改性的KGM/WPU-0的2.4倍,WPU/KGM-3相比于WPU/KGM-0在热分解一半时提高了 28.6℃。KGM改性聚氨酯对涂层的透水气性具有负面影响,对于涂层的光泽度、耐干湿擦性能具有增强的作用,当KGM添加量为0.3%时,涂层的透水气性1282g.m2.24h-1,光泽度为7.9Gu,同时耐干湿擦性能良好。