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水性聚氨酯(WPU)的力学性能和耐水性具有很大的可调性,调节软段的不同种类,WPU可获得不同的优异性能。聚醚作为软段可制备出耐水解性相对较好的WPU胶膜,聚酯作为软段可改善其涂膜的外观平滑和光亮等性能,本论文首先采用预聚体法以聚醚/聚酯为混合软段成功合成出了混合型WPU乳液;由于其混合型WPU结构设计属于线型分子链段,导致其本身结构构造存在缺陷,为了进一步改善其成膜后的成品的力学性能、耐水性和热稳定性等,以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为硅烷偶联剂和三羟甲基氨基甲烷(TOAM)为交联剂来成功制备出硅烷改性水性聚氨酯(PUSi)乳液;最后以聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)插层有机蒙脱土(OMMT),再将其与混合型WPU复合,合成出了HPU/OMMT纳米复合材料,其材料表现出较佳的力学性能和热稳定性。本论文的主要研究内容如下:(1)研究了软段链中PBA与聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)的质量比对乳液的平均粒径、黏度、Zeta电位、接触角、吸水率、力学性能和热稳定性等影响;再以PTMG/PBA为混合软段,研究了R值、DMPA含量和扩链剂含量等因素对乳液和胶膜性能的影响。(2)以APTES作为硅烷偶联剂和TOAM作为交联剂,成功合成出了硅烷改性交联型WPU乳液(PUSi);研究了APTES用量对PUSi乳液的粒径和形貌,PUSi胶膜的耐水性、力学性能和热性能等的影响。研究发现,APTES加入到WPU预聚体中后,降低了N-H与C=O间的氢键化程度,增加了软硬段间的兼容性,导致25.6°和43.3°处的软硬段结晶峰消失,PUSi胶膜的玻璃化转变温度(Tg)升高。(3)采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对钠基蒙脱土(Na-MMT)进行有机改性,形成了有机蒙脱土(OMMT),以PBA插层OMMT,形成了PBA/OMMT;再以PBA/OMMT作为基料,成功制备出的HPU/OMMT纳米复合材料。FTIR分析表明,HPU/OMMT中出现了534cm-1处Al-O伸缩振动峰和467cm-1处Si-O伸缩振动峰,表明已成功合成出HPU/OMMT乳液;WXRD分析表明,当OMMT用量为1%时,PU链段已插入到OMMT中,OMMT呈剥离态;当OMMT用量大于5%时,PBA/OMMT会在HPU乳液中发生沉积。DSC曲线表明,PBA/OMMT与HPU形成悬挂链,提高了软硬段兼容性,导致软硬段熔融温度下降;OMMT的加入会导致分子链的运动受阻,主链的柔顺性变差,复合材料的Tg升高。