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水性聚氨酯涂料作为环保涂料之一,在皮革中得到了广泛的应用。但因单组份水性聚氨酯结构中交联程度较低,且引入了亲水扩链剂,使其涂膜的耐水性、机械性能、耐磨耗等性能较差。本课题以聚碳酸1,6己二醇酯二醇(PHMCD1K、PHMCD2K)、聚碳酸1,5戊二醇-1,6己二醇酯二醇(PHMPMCD2K)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丁酸(DMBA)、1,4-丁二醇(BDO)和三羟甲基丙烷(TMP)等为主要原料,通过预聚法合成了一系列的水性聚碳酸酯聚氨酯(WPCU),并探讨其作为皮革涂饰剂的使用性能。研究了反应时间、硬段含量、软段的结构及分子量、NCO/OH摩尔比、亲水扩链剂含量等因素对WPCU及其涂膜的性能的影响。利用傅立叶变换红外光谱法(FT-IR)分析了材料的结构;利用差示扫描量热法(DSC)表征了材料的相分离,探论了不同软段对材料的玻璃化温度的影响;利用X-射线衍射(XRD)表征了材料的结晶性,并对合成系列的水性聚碳酸酯聚氨酯涂膜的力学性能、耐水性的性能进行测试。研究结果表明,实验中合成了目标产物,WPCU的微相分离程度随着软段PHMCD的分子量的增大而增大,且由PHMCD2K合成的WPCU的微相分离程度较PHMPMCD2K合成的WPCU要高;PHMCD2K合成材料WPCU的结晶度高,且其拉伸强度和耐水性较好,但回弹性差一些;随着NCO/OH的摩尔比值的增大,拉伸强度增加,断裂伸长率下降,乳液的稳定性下降;WPCU的拉伸强度、耐水性并不是一直随着硬段含量的增加而增加,而是呈现先增加后减少的趋势,在硬段含量为45%时达到最大值;亲水扩链剂的含量对材料的耐水性影响较大,当亲水扩链剂的含量为6%时,合成的产品的稳定性和耐水性达最佳,由DMBA合成的WPCU的耐水性和机械性能较二羟甲基丙酸(DMPA)好;聚碳酸酯二醇合成的水性聚氨酯的耐水性明显优于普通聚酯合成的产品。碳纳米管(CNTs)具有长径比大、力学强度高、电导率和热导率好等优点,将其引入到水性聚氨酯中,可提高聚氨酯的耐热性能和机械性能。本文采用了原位聚合的方法将CNTs引入到WPCU中对其进行掺杂改性。CNTs作为一种无机纳米颗粒,具有很大的表面积,不易在水中稳定分散。文中采用胺化的方法在CNTs的缺陷处接枝上活性基团,然后将其作为扩链剂参与到聚氨酯主链的反应中。结果表明,当CNTs的含量为0.3%时,合成的产品能够稳定存在,且耐热性可提高20℃左右,抗张强度可达40.16MPa。牛皮涂饰应用实验显示,WPCU涂饰的皮革的耐折牢度以PHMPMCD2K合成聚氨酯最佳,可达15万次以上,其余产品仍可达12万次以上。WPCU涂膜的Taber砂轮耐磨性明显高于一般聚酯的聚氨酯,除PHMPMCD2K外,均可达50圈以上,其中以加CNTs的聚氨酯耐磨性最佳;所有产品的涂饰皮革的耐干、湿擦性能,均可达4/3.5级以上。