论文总字数：14244字

摘 要

聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络复合材料的制备

本文通过使用丁二醇（BD），1，4-环己二甲醇，无水聚醚多元醇（PEG），二羟甲基丙酸（DMPA)，与2，6-二异氰酸酯（TDI）反应，制得聚氨酯乳液。后通过使用甲基丙烯酸甲酯（MMA），丙烯酸丁酯（BA）与苯乙烯（St）制备聚丙烯酸树脂（PA），将二者复合得到所需要的聚氨酯(PU)/ 聚丙烯酸酯(PA)互穿网络(IPN)胶黏剂。本文研究了PEG的种类及用量，二羟甲基丙酸的用量对PU亲水性的影响，讨论了各物质摩尔比对聚氨酯，聚丙烯酸酯胶膜硬度的影响，同时研究了不同PU/ PA的配比对PUA吸水率和胶膜硬度的影响。

实验结果表明，PEG 600占体系中所有二元醇的百分比为50%，1,4-环己二甲醇与BD的摩尔比为1:1时，所需要的PU最合适。二羟甲基丙酸用量越多，PU的亲水性越好。并且PUA 复合膜的硬度随PU用量的增加而变软,吸水率随PU用量的增加而增大。

关键词: 聚氨酯；聚丙烯酸酯；乳液；互穿网络；胶黏剂

Synthesis of PU/PA Interpenetrating Network Polymer Composite materials

ABSTRACT

Through the use of butanediol（BD）, 1,4-cyclohexanedimethanol, anhydrous polyether polyols（PEG）, dimethylolpropionic acid（DMPA), ester and 2,6-diisocyanate（TDI） prepared polyurethane emulsion.By use of methyl methacrylate（MMA）, butyl acrylate（BA） and styrene（St） was prepared polyacrylic resins, both the compound required to give a PU / PA adhesive IPN.This paper studies the types and dosages of the PEG, dihydroxy methyl propionic acid dosage on the PU hydrophilic, discussed the material mole ratio on polyurethane polyacrylate film hardness, at the same time, studied the different ratio of PU/PA on PUA bibulous rate and the influence of the film hardness.

The experimental results show that the PEG 600 accounts for 50% percentage all the dibasic alcohol in the system, 1, 4 - ring adipic methanol with BD mole ratio of 1:1, required by the PU is the best. Dihydroxy methyl propionic acid dosage, the more the better PU hydrophilicity.And with the increase of the dosage of PU and PUA composite film hardness to soften, bibulous rate is increased.

Key words: polyurethane; Polyacrylic ester; The emulsion; Interpenetrating network; adhesive

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

目录 IV

第一章 文献综述 - 1 -

1.1 前言 - 1 -

1.2聚氨酯材料简介 - 1 -

1.2.1 聚氨酯的合成 - 2 -

1.2.2 聚氨酯的应用与发展 - 2 -

1.2.3 聚氨酯胶黏剂 - 2 -

1.3 丙烯酸酯类胶黏剂 - 3 -

1.4 聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液的合成方法 - 4 -

1.4.1 合成方法 - 4 -

1.4.2 PU种子乳液的制备方法 - 5 -

1.4.3 PU和PA的互穿网络的合成 - 5 -

1.5 研究意义 - 6 -

第二章 实验部分 - 8 -

2.1 实验药品，材料 - 8 -

2.2 实验主要仪器 - 8 -

2.3 试验方法 - 9 -

2.3.1 反应机理 - 9 -

2.3.2聚氨酯( PU)的合成 - 11 -

2.3.3 聚丙烯酸酯胶黏剂的合成 - 11 -

2.3.4 PU/PA IPN共聚物的制备 - 11 -

2.4 测试方法 - 11 -

2.4.1 成膜性能及软硬度 - 11 -

2.4.2乳胶膜吸水率 - 11 -

第三章 结果与讨论 - 13 -

3.1 PEG的种类及用量对PU亲水性的影响 - 13 -

3.3二羟甲基丙酸的用量对PU亲水性的影响 - 14 -

3.4 各物质用量比对PA胶膜硬度的影响 - 15 -

3.5 PU/ PA 的配比对PUA胶膜硬度的影响 - 15 -

3.6 不同PU/ PA的配比对吸水率的影响 - 16 -

第四章 结论与展望 - 17 -

4.1 结论 - 17 -

4.2 展望 - 17 -

参考文献 - 18 -

致谢 - 19 -

第一章 文献综述

1.1 前言

21世纪以来，人类将目光投入到环境与健康发展上去，为了创造一个持续发展的经济环境和健康清洁舒适的生活环境，发展绿色环保型材料已势在必行。聚氨酯是一种具有优异性能的高聚物，主链上含有氨基甲酸酯基团（-NHCOO-)。研究工作者通过选择不同的原料，使用不同类型的合成方法，能够制备出不同种类和性能的聚氨酯产品。比如弹性橡胶的耐磨性能优良，高弹性的合成纤维以及优良的黏合性能的黏合剂。目前，聚氨酯材料大多数是溶剂性的，并且容易挥发，有刺激气味，传统的乳液不仅会挥发出有机物（VOC)，而且还排放出含量高的有害空气污染物（HAP)，所以使用时容易对环境造成污染，但是随着人们环保意识的增强和各个国家之间有关法规的确立与合作，这种材料势必会被水性聚氨酯取代^[1]。

聚氨酯 (PU)漆膜手感很好，颜色鲜艳，具有杰出的耐腐蚀性、耐化学品性、耐气候性,在胶黏剂、涂料等方面得到了广泛使用^[2]。然而简单的聚氨酯乳液在稳定性、涂膜耐水性、光泽等其它方面不甚理想；丙烯酸树脂 (PA)具有硬度好、耐水性好等诸多优点，但又同时存在着不耐有机溶剂、不耐热、较低的软化点和不耐磨等缺点。所以通过丙烯酸改性水性聚氨酯来结合PU、PA两者的长处，将两者在性能上上的互补性能体现出来，从而大大改善其应用的局限性^[3]。可通过采用掺混、共聚、接枝等方法来结合两者的优点，取长补短。其中采用互穿聚合物(IPN)法能够使不同的分子链相互缠结，并形成交联网络。与机械共混聚合物和接枝共聚物相比，IPN法能够提高各种分子链的相溶性，提高相间结合力。

1.2聚氨酯材料简介

聚氨酯（PU）是属于高分子合成材料，是具有多种用途的合成树脂，并在市场上有很多不同的产品。除了聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚己内酯(PCL)、酚醛树脂这几种材料，聚氨酯（PU）材料是用量非常大、发展速度非常快的聚合物之一。这类材料由于具有高弹性、高强度、高伸长的特点，并且具有优良的耐磨、耐撕裂、耐腐蚀性、耐化学品性、耐气候性等性能，所以在许多方面应用较为广泛。它能够以胶黏剂、涂料、弹性体、纤维、泡沫塑料、防水材料及铺装材料的形式，在印刷、建筑、家具、机械、交通运输、电子产品、纺织服装等众多领域获得了广泛的应用^[4]。

1.2.1 聚氨酯的合成

合成聚氨酯的原料主要是含有活泼氧的聚醚或者聚醚多元醇，含有活性基团异氰酸酯基(-NCO)的多异氰酸酯(HDI，MDI，TDI等)以及小分子的扩链剂和助剂。并且经过化学改性后，聚醚或者聚酯多元醇这两种基本原料能够进一步反应，合成一些特殊的聚氨酯树脂，从而使聚氨酯种类增多，扩大其应用范围。

在聚氨酯(PU)的合成过程当中，多异氰酸酯（TDI)起到扩链或者交联的作用。不同类型的多异氰酸酯和聚醚多元醇反应，得到聚氨酯结构不同，从而对产品产生具有不同的功能与性能^[5]。

1.2.2 聚氨酯的应用与发展

聚氨酯的应用领域有诸多方面，不过它在一些领域发展非常迅猛，聚氨酯在这些方面所消耗的量也已占全部产量的3/4左右。主要集中在家具和床垫领域，汽车工业，建筑工业和设备制造工业。这些领域对于聚氨酯材料的消耗量占了有很大的比重，对其将来的发展前景也起到了重要的作用，它们的发展和壮大能够极大地影响着世界聚氨酯市场的繁荣和增长。

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