富马海松酸水性聚氨酯复合改性研究

作     者：崔淑芹 

作者单位：中国林业科学研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：商士斌

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：松香 富马海松酸 水性聚氨酯 丙烯酸酯 纳米纤维素 

摘      要：本文利用丙烯酸酯、纳米纤维素对富马海松酸水性聚氨酯进行复合改性，进而将松香衍生物、水性聚氨酯、丙烯酸酯及纤维素的优点有机结合，得到综合性能优良的富马海松酸水性聚氨酯复合材料。结果表明：丙烯酸酯的引入提高了复合材料的耐溶剂性、光泽和强度;纳米纤维素的引入提高了材料的拉伸强度和耐热性。 用丙烯酸丁酯（BA）改性富马海松酸水性聚氨酯，制备了丙烯酸丁酯改性富马海松酸水性聚氨酯复合乳液（FWPUA）。探讨了引发剂种类及用量、聚合温度、聚合时间、丙烯酸丁酯加入量对产品性能的影响，并且用红外光谱对漆膜的结构进行了表征。结果表明：当聚合温度在80℃，反应时间为5h，采用偶氮二异丁腈和过硫酸铵为复合引发剂，用量为0.8％时，可得到性能较佳的稳定乳液，制得的FWPUA漆膜的拉伸强度、摆杆硬度、镜面光泽、耐水性、耐醇性和耐碱性有明显提高。 采用乳液聚合法制备了甲基丙烯酸甲酯（MMA）和丙烯酸丁酯复合改性富马海松酸水性聚氨酯乳液（FWPUA）。探讨了聚合温度、引发剂种类及用量、聚合时间、丙烯酸酯的比例及加入量对产品性能的影响，并且用红外光谱对漆膜的结构进行了表征。结果表明：MMA/BA共聚速度比BA聚合快，反应时间为4h，MMA与BA的质量比为2:1,丙烯酸酯的用量为30%时得到性能良好、稳定的复合乳液，所得漆膜的拉伸强度、摆杆硬度、镜面光泽和耐溶剂性等性能有了一定程度的提高。 用纳米纤维素改性富马海松酸水性聚氨酯，制备了纳米纤维素改性富马海松酸水性聚氨酯复合物（FWPU/CNs）。通过红外光谱、扫描电镜、XRD对复合物的特征基团、表面结构和结晶性进行了表征，并测试了复合物的力学性能和耐热性。分析结果显示：纳米纤维素能够均匀分布在富马海松酸水性聚氨酯中;XRD检测结果表明复合材料的衍射峰是纳米纤维素和聚氨酯衍射峰的叠加，并且复合材料中水性聚氨酯的无定形结构和纳米纤维素的晶体结构没有改变;随着CNs含量的增加，FWPU/CNs复合物的拉伸强度、弹性模量和耐热性明显提高。