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水性聚氨酯(WPU)是一种新型以水为分散介质的聚氨酯体系。由于其无毒、环保、使用安全,已经引起了国内外的广泛关注。其作为胶黏剂的应用更是成为近来研究的热点。本作者通过复合改性制备了一系列阴离子型水性聚氨酯胶乳,并详细研究了复合体系的结构与性能,探讨了它们的协同作用机理。以下为本论文主要内容:
(1)概述了水性聚氨酯胶黏剂的发展及应用状况,并对其粘接机理、制备及改性方法进行了比较详细的介绍。
(2)采用自乳化法,以二羟甲基丙酸为亲水单体,三羟甲基丙烷为内交联剂合成水性聚氨酯预聚体,以三乙胺中和后乳化制得水性聚氨酯乳液。研究了-NCO/-OH比值的变化、-COOH在预聚体中的百分含量的变化、三羟甲基丙烷用量对预聚体黏度、乳化难易度以及对水性聚氨酯胶乳性能的影响。
(3)在合成水性聚氨酯预聚体时加入丙烯酸羟乙酯进行部分封端,三乙胺中和乳化后用MA、BA进行乳液共聚改性。研究了丙烯酸酯用量、丙烯酸羟乙酯含量、MA与BA质量比对预聚体黏度和乳化难易度及对乳胶膜性能的影响,研究得出较优的改性水性聚氨酯实验配方。
(4)在合成水性聚氨酯预聚体时加入丙烯酸羟乙酯,三乙胺中和后用3-氨丙基三乙氧基硅烷作为封端剂封端,乳化后再用MA、BA进行乳化共聚改性。研究3-氨丙基三乙氧基硅烷用量对乳液稳定性及性能的影响。
(5)通过FTIR、XRD等测试手段对制备的水性聚氨酯胶乳的结构进行了表征,并通过TGA测试、机械性能测试和吸水率测试等对其性能进行了测试。
(6)研究了改性水性聚氨酯胶乳作为胶黏剂的应用性能。结果表明,经丙烯酸酯改性或有机硅/丙烯酸酯复合改性,水性聚氨酯胶乳的固含量可提高到45%,干燥固化速度加快,粘接效果显著增强,耐水性、耐热性及力学性能也得到明显改善,胶黏剂的综合性能优异。