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答 辩 人: 李永炕 导师名称及职称: 王小妹 副教授 专 业 名 称: 材料化学. 聚氨酯接枝丙烯酸乳液 (PUA) 的合成与结构性能表征. 一 用丙烯酸改性聚氨酯的研究意义. 聚氨酯乳液( Polyurethane ) 是指分子链中含有氨基甲酸酯 单元结构 的高分子树脂稳定分散于介质水中所形成的混合物。. 聚氨酯因其特有的优良特性,已经广泛应用于涂料、粘胶剂、印刷、皮革、纺织以及建筑等行业中, 因此,加强 聚氨酯改性 研究有着重要的经济和社会效益,是人类实现可持续发展的重要途径。.
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答 辩 人: 李永炕 导师名称及职称: 王小妹 副教授 专 业 名 称: 材料化学 聚氨酯接枝丙烯酸乳液(PUA)的合成与结构性能表征
一 用丙烯酸改性聚氨酯的研究意义 • 聚氨酯乳液(Polyurethane)是指分子链中含有氨基甲酸酯单元结构的高分子树脂稳定分散于介质水中所形成的混合物。 聚氨酯因其特有的优良特性,已经广泛应用于涂料、粘胶剂、印刷、皮革、纺织以及建筑等行业中,因此,加强聚氨酯改性研究有着重要的经济和社会效益,是人类实现可持续发展的重要途径。
一 用丙烯酸聚氨酯改性的研究意义 聚氨酯优缺点: • 优点:耐磨、耐化学腐蚀、柔韧性好、粘结强度大 • 缺点:耐水性不好、机械强度不高、成本高 聚丙烯酸酯优缺点: • 优点:耐老化、耐候性和耐水性好、机械强度高、成本低 • 缺点:热粘冷脆、耐有机溶剂性差 因此用丙烯酸改性聚氨酯能克服它们各自的缺点,实现优势互补,增大聚氨酯的应用范围。 。
二 丙烯酸改性聚氨酯的研究进展 • 1,丙烯酸改性聚氨酯的途径 a. 聚氨酯(PU)乳液和聚丙烯酸(PA)乳液物理共混 b. 用聚氨酯(PU)乳液作种子进行复合乳液聚合 c. 合成带双健的PU大单体,再和丙烯酸类单体共聚
2,丙烯酸聚氨酯通过接枝共聚改性的优点 a,组分间相容性好,增大了组分间的共混程度,提高涂膜的综合性能。 b.稳定性好。 c. 耐化学介质性能好。
三 实验部分 • 1. 含双健的聚氨酯 (PU)大单体的合成 • 2. 丙烯酸改性聚氨酯共聚物(PUA)的制备 • 3. 制得的改性聚合物的结构表征和性能表征
反应方程式 • 1.含双健的聚氨酯 (PU)大单体的合成 • 2. PUA聚合物的合成
本课题所用的封端剂 表3.1 本课题所用封端剂的结构式
四 结构表征和性能表征 • PU和PUA聚合物的13C NMR分析 HPAS 封端 PU大单体 HPAS 封端 PUA 图 4.1 图 4.2
PU和PUA聚合物的13C NMR分析 HPMAS封端PU大单体 HPMAS封端PUA 图 4.4 图 4.3
PU和PUA聚合物的凝胶渗透色谱(GPC)分析 PUA PU 图 4.5 图 4.6 表4.1 用HPMAS封端的PU和PUA的GPC数据
新戊二醇扩链 HEMA封端 • 用 红外光谱分析PUA聚合物的相容性 图 4.7 图 4.8
用 红外光谱分析PUA聚合物的相容性 HPAS封端 HPMAS封端 图 4.10 图 4.9
PUA聚合物的热稳定性研究 图4.12 PU-2和PUA-2的TGA曲线 图4.11 PU-1和PUA-1的TGA曲线 图4.13 PU-3和 PUA-3的TGA曲线 图6.14 PU-4和 PUA-4的TGA曲线
PUA聚合物的热稳定性研究 表 4.2 各种PU预聚物和 PUA聚合物的起始降解温度 /℃
五. 结论 1.采用不同的封端剂,合成出了聚氨酯接枝丙烯酸乳液,并通过核磁、GPC加以表征 。 2.通过红外光谱的分析,通过接枝共聚得到的聚氨酯-丙烯酸共聚物,能够显著提高PU和PA组分的相容性和共混程度 3.发生化学交联的共聚物要比没有化学交联的有更好的热稳定性。
六 本课题的主要创新点 • 1.本课题采用的两种新型封端剂HPMAS和HPAS,用于PUA共聚方面文献尚未报道过。 • 2. HPMAS和 HPAS分子式中都含有亲水性很好的磺酸基团(-SO3-),因而在合成PUA共聚物的过程中可以完全不用加外乳化剂。
致 谢 本论文是在尊敬的导师王小妹副教授 的悉心指导和帮助下完成的,其严谨的治学态度,活跃的科学思维以及踏实的实验精神都使我获益非浅。 同时还要感谢实验室其他老师、师兄师姐、以及身边同学的关心和帮助! 谢 谢 你 们 !