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随着绿色可持续发展的观念深入人心,环保已经成为了聚氨酯材料领域的主要发展方向。脂环族双组分水性聚氨酯材料不但符合绿色环保的理念,其优异的耐候性、耐磨性、热力学性和低温固化性能也使其受到了越来越多的关注。本文合成了两种新型的脂环族双组分水性聚氨酯材料(2K-WPU),可应用于水性涂料领域。本文以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、三羟甲基丙烷(TMP)和聚乙二醇单甲醚(MPEG)为原料,合成了一种非离子型水性多异氰酸酯固化剂。将其与阴离子型聚氨酯多元醇水分散体混合固化,得到了一系列的脂环族双组分水性聚氨酯材料。研究了非离子型多异氰酸酯组分合成及2K-WPU材料固化过程中反应温度、反应时间、溶剂的选择、乳化方式、原料的加入工艺和固化条件对产品性能的影响。确定了当反应温度为80℃、预聚和亲水扩链阶段反应时间分别为2 h和3.5 h、溶剂为丙酮、乳化阶段的加水方式为滴加、原料加入工艺为IPDI+TMP+MPEG、固化条件为先室温固化36 h,然后50℃热固化24 h时,其合成的非离子型多异氰酸酯固化剂及其固化后聚氨酯材料的性能最佳。通过扫描电子显微镜(SEM)发现,在形成的乳液中多异氰酸酯颗粒呈500 nm左右大小的球状颗粒。通过凝胶渗透色谱分析(GPC)、红外光谱测试(FTIR)、动态力学分析(DMA)、热失重分析(TG)、力学性能和水接触角等测试对2K-WPU材料性能进行研究。发现随着NCO:OH的摩尔比的增加,2K-WPU材料的机械性能和热力学性能都得到了提升,但是其疏水性先升高后下降。异氰酸酯组分中TMP:IPDI的摩尔比为1:3时,2K-WPU材料的机械、热力学和疏水性能最佳。本文以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PC)、二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)和三乙胺(TEA)为原料,合成了一种阴离子型水性多异氰酸酯固化剂。并将其与阴离子型聚氨酯多元醇水分散体混合固化,得到一系列的脂环族双组分水性聚氨酯材料。研究了阴离子型多异氰酸酯组分合成过程中反应时间和DMPA的加入量对产品性能的影响。确定了合成过程中预聚、亲水扩链和扩链阶段的反应时间分别为1 h,2 h和1 h、亲水扩链剂DMPA的含量为9 wt%时,产品性能最佳。研究了两组分NCO:OH的摩尔比和阴离子型异氰酸酯固化剂中小分子扩链剂的类型对2K-WPU材料性能的影响。结果表明:随着NCO:OH的摩尔比的增加,2K-WPU材料的机械性能和热力学性能都得到了提升,但是其疏水性先升高后下降。在阴离子多异氰酸酯固化剂中TMP单独作为小分子扩链剂,比TMP和DEG混合作为小分子扩链剂更能提高2K-WPU材料机械、热力学和疏水性能。