有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸复合乳液的制备与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

水性聚氨酯(WPU)是以水为主要分散介质的聚合物，具有机械性能良好、粘接强度大、柔韧性好、不燃、无污染、易加工等优点，是一种绿色环保型材料，得到了广泛的应用。但是WPU本身的耐水、耐溶剂性能不好，为了解决这些问题，需要对其进行改性。聚硅氧烷具有低温柔顺性好、热稳定性高、耐侯性和耐水性好等优异性能，用聚硅氧烷改性WPU可以得到性能优异的材料。一般采用羟基硅油改性WPU，但由于形成的是Si．O．C键型，所以耐水解性差。而用羟烃基封端聚硅氧烷则得到的是Si．C．O键型，耐水解性好。所以对双羟烃基封端聚硅氧烷改性水性聚氨酯进行了研究，制备了羧酸型的阴离子水性聚氨酯，并探讨了改性后的水性聚氨酯的性能。水性聚氨酯(WPU)涂料有良好的物理机械性能和优良的耐寒性。但是单一的PU乳液存在自增稠差、固含量低、耐水性差、机械强度不如丙烯酸树脂等缺点,且成本较高。有机硅树脂表面能低,耐水性、耐候性以及透气性优良,已经广泛用于聚氨酯改性,采用合适化学方法用有机硅对水性聚氨酯进行改性,可以得到有良好耐水性以及力学性能的涂膜。有机硅改性聚氨酯材料，是由低聚物多元醇构成的软段和二异氰酸酯和扩链剂构成的硬段交替共聚而成，其特征在于在后扩链的过程中采用了可与异氰酸酯基反应的氨基类硅烷偶联剂。并且制备这种有机硅改性水性聚氨酯的方法。由于采用氨类硅烷偶联剂，可以在预聚物水分散后加入到体系中，在预聚物的合成中可以不用溶剂或少用溶剂。氨类硅烷偶联剂的胺基可以和残留异氰酸酯基反应而使预聚物扩链，同时可水解基团的水解缩聚也可使预聚物扩链，而且还有交联反应发生，使所制得的有机硅改性聚氨酯材料耐水性大大提高。由于有机硅的存在，赋予聚氨酯材料较低的表面性能和良好的手感，也使此材料的使用温度范围更宽。可用作涂料、皮革涂饰剂、织物整理剂的成膜物质，也可用作胶粘剂。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

材料制备：以tdi（甲苯2,4二异酸氰酯），ppg（聚丙二醇），kh560（硅烷偶联剂），dmpa（2,2-双羟基丙酸），tea（三乙胺），eda（乙二胺）,bdo(1,4丁二醇)，蒸馏水等制作不同含量的有机硅改性水性聚氨酯样本

材料表征：对不同含量的有机硅改性水性聚氨酯样本进行结构表征和力学性能、化学性能测试，通过xrd、tem、sem、xps、红外等表征手段对其形貌结构及元素构成进行了分析，并对制得的玻璃样片进行力学性能测试。

3. 研究计划与安排

第1－2周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第3－7周：按照设计方案，制备不同的实验用有机硅改性水性聚氨酯。

第8－13周：采用xrd、红外光谱乳液的物相、显微结构、并制作样本对力学化学性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]傅明源，孙酣经．聚氨酯弹性体及其应用(第二版)．北京：化学工业出版社，1999.6

[2]李绍雄，朱吕民．聚氨酯树脂.江苏科学技术出版社，l992．3

[3]李绍雄，刘益军．聚氨酯树脂及其应用.北京：化学工业出版社，2002.5