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水性聚氨酯继承了溶剂型聚氨酯很多优异的性能，如软硬度可调、耐磨性好、耐低温、粘附力强等，在涂料、涂饰剂、胶粘剂等领域得到了广泛的应用。为了进一步开发聚氨酯的应用，对水性聚氨酯进行各种改性，使其克服应用上的缺点。如采用丙烯酸酯类、环氧树脂、有机硅树脂硅氧烷化合物或者纳米改性水性聚氨酯，成为当前的研究热点。此外，紫外光固化水性涂料具有固化速度快、无毒性、无刺激性、无污染和生产安全等特点，是目前较为活跃的研究和开发领域。本论文在水性聚氨酯改性方面，主要做了以下几部分工作:
(一)水性PUA/SiO2纳米杂化材料制备和性能研究以多官能度聚酯二元醇(N J-330)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、丙烯酸丁酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)为单体，合成水性聚氨酯，丙烯酸酯(PUA)分散液，采用溶胶，凝胶(sol-gel)技术，并利用偶联剂γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷(MPTS)制备含有硅氧烷端分子的预聚体，其中的Si(OR)3基经水解、缩合后，与正硅酸乙酯(TEOS)在催化剂作用下反应，经杂化、凝胶后，得到光学透明的PUA/SiO2杂化材料。测定了PUA/SiO2杂化材料的水分散液的物理性能及膜的力学性能。将制得的PUA/SiO2杂化材料，采用红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等性能测试装置对材料的结构、表面形貌等进行了表征。结果表明杂化材料中纳米SiO2颗粒具有良好的分散性，并在其表面形成良好的界面结合层，杂化材料的抗拉强度较大，具有较好的耐水性，PUA经过杂化后可以改善涂膜的机械性能。
(二)水性含氟丙烯酸聚氨酯的制备、机械性能和表面形貌的研究以多官能度聚酯二元醇(NJ-330)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDi)、二羟甲基丙酸(DMPA)、丙烯酸丁酯和六氟丙烯酸丁酯(FA)为单体，合成水性含氟丙烯酸聚氨酯(WFPUA)分散液。红外光谱(FT-IR)证明了六氟丙烯酸丁酯(FA)单体已经被连到了丙烯酸聚氨酯链上面。测定了PUA/SiO2杂化材料的水分散液的物理性能及膜的力学性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和原子力学显微镜(AFM)测试，研究FPUA材料的结构和表面形态。结果表明在膜的表面富集了相当多的氟原子，具有良好的分散性，使得杂化材料膜的耐化学品性和机械性能都得到了提高。
(三)水性含氟聚(氨酯-丙烯酸)/SiO2杂化材料的制备与性能研究以多官能度聚酯三元醇(N J-330)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和六氟丙烯酸丁酯为单体，合成水性含氟聚(氨酯-丙烯酸酯)(FPUA)分散液。采用溶胶-凝胶(sol-gel)技术，并利用偶联剂γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(MPTS)制备含有硅氧烷端分子的预聚体，其中的Si(OR)3基经水解、缩合后，与正硅酸乙酯(TEOS)在催化剂作用下，经杂化、凝胶后，得到光学透明的FPUA/SiO2杂化材料。改变TEOS溶胶含量，合成了一系列不同TEOS含量的FPUA/SiO2杂化材料。测定了FPUA/SiO2杂化材料的水分散液的物理性能及膜的力学性能。将制得的FPUA/SiO2杂化材料，采用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等性能测试装置对材料的结构、表面形貌等进行了表征。结果表明FPUA/SiO2杂化材料中纳米SiO2颗粒具有良好的分散性，并在其表面形成良好的界面结合层，而且杂化材料中有机无机相形成分散均匀的连续相，并形成互穿网络，两相相容较好，无机粒子直径人小为5μm。FPUA/SiO2杂化材料的所成的膜抗拉强度与硬度随着TEOS溶胶含量的增大而增大;当TEOS含量为2％时，具有最佳耐水性。
(四)紫外光固化WFPUA/SiO2的制备、表面形貌和性能研究采用多冒能度聚酯二元醇(N J-330)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和六氟丙烯酸丁酯为单体，合成水性含氟聚(氨酯，丙烯酸酯)(FPUA)分散液。然后采用溶胶-凝胶(sol-gel)技术，制备FPUA/SiO2杂化材料预聚体。以FPUA/SiO2为预聚体、TMPTA为活性稀释剂和1173/184为光引发剂，制备了紫外光固化FPUA/SiO2体系。
研究了FPUA和FPUA/SiO2杂化材料分散液的物理性能和涂膜的机械性能。对制得的FPUA和FPUA/SiO2杂化材料，采用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等性能测试装置对材料的结构、表面形貌等进行了表征。结果表明成功地合成了FPUA/SiO2杂化材料，且合成物乳液分散非常均匀。成功地形成了光固化涂膜并且实验的数据表明引发剂1173引发效果比184好。随着引发剂1173的含量不同，杂化材料所成膜的性能也不同。当引发剂1173的含量为10％时，FPUA和FPUA/SiO2紫外光固化膜的机械性能和而溶剂性最佳。