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针对水性聚氨酯耐水性差的缺陷,本文做了相关的改性研究,具体研究内容如下:首先,以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己二酸丁二醇酯(CMA-1044)、1,4-丁二醇(BDO)和二羟甲基丙酸(DMPA)为原料采用丙酮法合成了-NCO封端的聚氨酯预聚体(PU);然后加入端羟基超支化聚合物进行改性,合成了超支化聚氨酯(HBPU);再通过接枝反应使全氟己基乙醇(S104)与HBPU反应制得一种新型端氟烷基超支化聚氨酯(HBPUF),最后经中和、加水分散即制得HBPUF乳液。用傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振波谱(NMR)、透射电镜(TEM)、纳米粒度仪、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)、光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及静态接触角测量仪等分别对乳液主组分的结构、乳胶粒形貌、粒径大小及分布、胶膜热性能、膜微观结构、膜表面化学组成、膜形貌以及膜疏水性进行研究。FT-IR、1H NMR及13C NMR结果证实所制备的HBPUF具有预期的结构。HBPUF乳液具有良好的稳定性,聚合物胶粒呈规则圆球状和核壳结构,在内部相对明亮的区域有微弱明暗交替的衍射环,说明HBPUF聚合物具有一定的结晶性。XPS分析表明,在成膜过程中氟碳链发生了明显的表面迁移,使得HBPUF膜的疏水性提高;HBPUF胶膜的接触角较PU胶膜提高了36.1°,吸水率较PU胶膜降低了125.2%。TGA分析表明,PU、HBPU以及HBPUF的热稳定性逐渐增强。DSC分析发现PU、HBPU和HBPUF均存在结晶熔融吸收峰,这表明这些聚合物中均存在一定程度上的结晶。XRD分析进一步说明了聚合物的结晶情况,与PU相比,由于超支化聚合物的引入,HBPU和HBPUF的结晶区出现了更小晶粒。SEM分析也验证了这一观点。AFM分析表明,PU膜存在微观相分离现象;由于超支化聚合物的引入,其交联作用导致链与链之间的卷曲或盘旋受阻,从而使HBPU膜微观精细形貌较为平滑;HBPUF中端氟烷基的表面迁移作用使其微观相分离非常显著,膜粗糙度大大增加。其次,以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己二酸丁二醇酯(CMA-1044)、1,4-丁二醇(BDO)和N-甲基二乙醇胺(MDEA)为原料采用丙酮法合成了-NCO封端的聚氨酯预聚体(CPU);然后加入端羟基超支化聚合物进行改性,合成了超支化聚氨酯(CHBPU);再通过接枝反应使全氟己基乙醇(S104)与CHBPU反应制得一种新型端氟烷基超支化聚氨酯(CHBPUF),最后经中和、加水分散即制得CHBPUF乳液。用傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振波谱(NMR)、透射电镜(TEM)、纳米粒度仪、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)、光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及静态接触角测量仪等分别对乳液主组分的结构、乳胶粒形貌、粒径大小及分布、胶膜热性能、膜微观结构、膜表面化学组成、膜形貌以及膜疏水性进行研究。FT-IR、1H NMR以及13C NMR结果同样表明所制备的CHBPUF具有预期的结构。CHBPUF乳液由于MDEA的乳化能力较弱,稳定性不佳,外观呈乳黄色。XPS分析表明,在成膜过程中氟碳链发生了明显的表面迁移,使得CHBPUF膜的疏水性提高;CHBPUF胶膜的接触角较CPU胶膜提高了18.5°,CHBPUF胶膜的吸水率较PU胶膜降低了91.67%。TGA分析表明,CPU、CHBPU以及CHBPUF的热稳定性逐渐增强。DSC分析发现CPU、CHBPU和CHBPUF均存在结晶熔融吸收峰,这表明这些聚合物中均存在一定程度上的结晶。XRD分析结果进一步说明了聚合物的结晶情况,与CPU相比,由于超支化聚合物的引入,CHBPU和CHBPUF的结晶区出现了更小晶粒。SEM分析也验证了这一观点。AFM分析表明,CPU膜存在微观相分离现象;由于超支化聚合物的引入,其交联作用导致链与链之间的卷曲或盘旋受阻,从而使CHBPU膜微观精细形貌较为平滑;CHBPUF中端氟烷基的表面迁移作用使其微观相分离非常显著,膜粗糙度大大增加。