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由于石油资源日益匮乏,许多经石油化工生产的化学原材料价格日趋昂贵,因而将天然可再生资源用于化工生产的研究已经引起了越来越大的关注。由亚油酸、亚麻酸等天然油脂合成的二聚酸,由于其来源广泛来源于,天然可再生并具有良好的可生物降解性,近年来在高分子材料合成中的应用引起了广泛的研究兴趣。由于环保压力日益增大,无污染且性能优异的高固含量水性聚氨酯分散体获得了更多的实际应用和巨大的潜在市场,已经成为研究焦点之一。但国内的聚氨酯研究水平远逊于国外,难以制备高固含量的水性分散体。针对上述情况,本文以由二聚脂肪酸(DFA)酯化反应得到聚酯型二聚酸二元醇为软段,异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水单体,采用预聚体直接分散的方法合成了固含量50％以上稳定的高固含量聚氨酯分散体。
本文通过动态光散射粒径分布仪、透射电镜、旋转粘度计研究了不同分子结构对高固含量水性聚氨酯分散体乳液性能的影响。结果表明,所制备的分散体胶粒的平均粒径多在100～110nm,粒径多分布于50～200nm范围内。-COOH和TMP含量的增加使胶粒粒径变小,分布范围变窄；NCO/OH值增大时胶粒的大小和粒径分布范围趋于变小和变窄；扩链度的增加则对二者均无明显影响。透射电镜(TEM)表征显示分散体胶粒呈大小不一、形态各异的多分散性。旋转粘度计表征显示分散体的剪切粘度绝大多数在500mPa.s以下,且呈现出粘度随剪切速率的增加而先增大,后稳定,最后减小的特殊流变特征。
通过动态力学分析、热重分析等仪器研究了不同分子结构对分散体胶膜的影响。动态力学分析表征显示,分散体胶膜的玻璃化转变温度(Tg)处于-35℃～-40℃间,并随NCO/OH值的增加而提高。热重分析显示PUD胶膜在280℃开始分解,460℃时分解完全。力学性能测试显示PUD胶膜是软而韧的弹性材料,最大拉伸强度在14MPa～25MPa之间,最大伸长率在500％～716％之间。PUD胶膜的邵氏硬度介于63.7A～83.4A之间,吸水率在2.41％～4.56％之间。