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温敏型防水透湿水性聚氨酯的合成及性能研究

作　者: 徐一飞
导　师: 李树材
学　校: 天津科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 防水透湿水性聚氨酯聚乙二醇合成方法
分类号: TQ323.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本论文分别采用一步法与两步法,以聚酯二醇、聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和乙二胺(EDA)等为原料制备了一系列防水透湿型阴离子水性聚氨酯。一步法中讨论了亲水性聚二元醇的种类、PEG的含量与相对分子质量、nNCO／nOH比值、DMPA含量及交联剂TMP用量对乳液粒径、钙离子稳定性以及胶膜吸水率、力学性能和透湿量的影响。实验结果表明：分子链的软段中引入PEG可大幅度提高水性聚氨酯的透湿性。增加PEG含量或增大PEG相对分子质量,胶膜的透湿量增大；随着nNCO/nOH比值的增大,胶膜的透湿量先增大后减小,在nNCO/nOH比值为1.5时,胶膜的透湿量最大；随着DMPA含量的增加,胶膜的透湿量随之增大；加入交联剂TMP虽然能提高胶膜的耐水性和力学性能,但胶膜的透湿量有所下降。两步法中讨论了PEG相对分子质量与第一阶段预聚合nNCO/nOH比值对水性聚氨酯性能的影响。结果表明：增大PEG相对分子质量或减小第一阶段预聚合nNCO/nOH比值,胶膜的透湿量增大。与一步法相比,两步法合成的水性聚氨酯力学性能好,透湿量大,但在预聚合中由于硬段聚集程度大,亲水聚二元醇的相对分子质量越高,水合难度越大。在用两步法合成防水透湿型阴离子水性聚氨酯时,引入的PEG相对分子质量不宜高于1500。本论文另一方面工作是对防水透湿型水性聚氨酯在涂层织物上的应用进行了研究。选取部分性能较好的水性聚氨酯作为织物的涂层剂对织物进行整理。首先通过傅立叶变换红外光谱对本实验研究的水性聚氨酯膜结构进行表征,应用扫描电镜对其微观结构进行分析。另外研究了温度、湿度对涂层织物的透湿量的影响；还研究了PEG含量及涂层厚度对涂层织物透湿量及耐静水压的影响。结果表明：在织物表面形成的膜为一层连续的致密无孔亲水聚氨酯膜。温度升高或湿度增大,涂层织物的透湿量增大。当温度在30℃时,涂层织物的透湿量迅速增加,表现出明显的温敏性。PEG含量增加或涂层厚度降低,涂层织物透湿量增加,但耐静水压降低。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 前言  9-24
  1.1 水性聚氨酯概述  9-13
    1.1.1 水性聚氨酯发展概况  9-10
    1.1.2 水性聚氨酯的制备  10-11
    1.1.3 水性聚氨酯特点及性能  11-12
    1.1.4 水性聚氨酯的应用  12-13
  1.2 防水透湿织物概述  13-17
    1.2.1 防水透湿织物发展状况  14-15
    1.2.2 防水透湿织物的分类  15-16
    1.2.3 防水透气织物的发展方向  16-17
  1.3 温敏型水性聚氨酯在防水透湿工艺的应用  17-22
    1.3.1 防水透湿织物的防水透湿机理  17-20
    1.3.2 防水透湿聚氨酯薄膜及涂层的加工工艺  20-21
    1.3.3 防水透湿聚氨酯薄膜及涂层的应用  21-22
  1.4 本课题研究的目的与意义  22-23
  1.5 本课题研究的内容  23-24
2 实验部分  24-28
  2.1 实验原料  24
  2.2 水性聚氨酯的制备及性能测试  24-27
    2.2.1 原料的预处理  24
    2.2.2 一步法水性聚氨酯乳液的合成  24-25
    2.2.3 两步法水性聚氨酯乳液的合成  25-26
    2.2.4 性能测试  26-27
  2.3 涂层织物的制备及主要性能测试  27-28
    2.3.1 防水透湿WPU结构表征  27
    2.3.2 防水透湿WPU涂膜扫描电子显微镜(SEM)测试  27
    2.3.3 防水透湿型水性聚氨酯涂层织物的制备  27
    2.3.4 涂层织物透湿性能的测定  27
    2.3.5 涂层织物耐静水压的测定  27-28
3 结果与讨论  28-52
  3.1 防水透湿水性聚氨酯的合成  28-48
    3.1.1 一步法合成水性聚氨酯的研究  28-42
    3.1.2 两步法合成水性聚氨酯的研究  42-45
    3.1.3 合成方法对水性聚氨酯性能的影响  45-48
  3.2 防水透湿水性聚氨酯的应用  48-52
    3.2.1 防水透湿WPU的结构/红外分析  48-49
    3.2.2 防水透湿WPU涂膜的扫描电镜分析  49
    3.2.3 涂层织物的温敏性  49-50
    3.2.4 涂层织物透湿性能与湿度的关系  50-51
    3.2.5 防水透湿涂层的性能测试  51-52
4 结论与展望  52-54
  4.1 本文结论  52-53
    4.1.1 防水透湿水性聚氨酯体系  52-53
    4.1.2 防水透湿水性聚氨酯在涂层织物上的应用  53
  4.2 本文研究展望  53-54
5 参考文献  54-59
6 攻读硕士学位期间论文发表情况  59-60
7 致谢  60

温敏型防水透湿水性聚氨酯的合成及性能研究

内容摘要

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