IPDI型水性聚氨酯的制備及阻燃改性.pdf

1、本論文對(duì)聚氨酯乳液的制備方法、生產(chǎn)工藝及其應(yīng)用情況進(jìn)行了全面的綜述。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)聚氨酯產(chǎn)業(yè)在綠色環(huán)保以及阻燃性能等方面所存在的問題，提出了以脂肪族異氰酸酯為原料制備聚氨酯水性乳液的方法，并在此基礎(chǔ)上，探討了磷氮協(xié)同阻燃原理在阻燃聚氨酯水性乳液制備上的應(yīng)用可行性。另外，本論文還對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了探索。
　　 本論文選用脂肪族異氰酸酯(異佛爾酮二異氰酸酯Isophorone diisocyanate IPD

2、I)，己二酸丁二醇酯，2，2—雙（羥甲基）丙酸(Dihydroxymethyl malonic acid簡(jiǎn)稱DMPA)為主要原料，采用陰離子自乳化法，合成了聚酯型水性聚氨酯乳液。調(diào)查了R值（NCO/OH的比值）對(duì)乳液穩(wěn)定性、粒徑，以及乳液成膜的機(jī)械強(qiáng)度等方面的影響，發(fā)現(xiàn)隨著R值的增加，乳液的穩(wěn)定性逐漸變差，粒徑變大;但膠膜的拉伸強(qiáng)度增加，斷裂伸長(zhǎng)率減小;另外DMPA的含量對(duì)乳液性能也存在決定性影響，隨著DMPA增加，乳液穩(wěn)定性降低，粘度

3、增大，膠膜的吸水率降低，拉伸強(qiáng)度增大，斷裂伸長(zhǎng)率先增大后減小。本論文還探討了成鹽劑的量、加入方式、乳化溫度與預(yù)聚溫度等因素對(duì)乳液的穩(wěn)定性及膠膜性能的影響。綜合上述結(jié)果得出結(jié)論，制備水性聚氨酯乳液的最優(yōu)化條件為R=1.8-2.0，親水?dāng)U鏈劑含量5.5％-7.5％，中和度控制在100％-120％;預(yù)聚反應(yīng)溫度為70℃。
　　 在上述結(jié)論的基礎(chǔ)上，本論文進(jìn)一步對(duì)水性聚氨酯的阻燃化學(xué)改性進(jìn)行了研究。利用氮磷協(xié)同阻燃的原理，將N，N-二羥

4、乙基-亞磷酸甲胺二乙酯導(dǎo)入到聚氨酯分子鏈中制備阻燃性水性聚氨酯乳液。研究發(fā)現(xiàn)P含量對(duì)乳液穩(wěn)定性、粒徑、機(jī)械強(qiáng)度、熱重性能、極限氧指數(shù)等性能均有影響。當(dāng)P含量由0增加到6％時(shí)，乳液的穩(wěn)定性逐漸變差;乳液成膜后，膜的拉伸強(qiáng)度也隨之減小，而斷裂伸長(zhǎng)率則呈現(xiàn)出先增加，至3％后又減小的現(xiàn)象。與其同時(shí)DSC及TG實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著P含量的增加，膜的熱分解速率減慢，聚氨酯軟、硬段的熱分解溫度均升高。與沒有添加阻燃劑的軟、硬段分解溫度（200℃與310

5、℃）相比，添加2％，3％，4％，5％的阻燃劑后，其軟段分解溫度變化不大，而硬段分解溫度最大可增加到425℃;氧指數(shù)分別由26％增加到33％，34％和33％。這些結(jié)果一方面說明N，N-二羥乙基-磷酸甲胺二乙酯是非常高效的聚氨酯阻燃劑，另一方面在3％后繼續(xù)提高P含量對(duì)氧指數(shù)的影響不大。綜合上述結(jié)果，本論文得出結(jié)論，最優(yōu)化的阻燃劑配比為P含量2-3％。
　　 最后，本論文對(duì)水性聚氨酯乳液在玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料方面的應(yīng)用進(jìn)行了探索。探討

6、了涂覆漿料的配方和生產(chǎn)工藝，比較了本論文研制的水性聚氨酯乳液與企業(yè)常用的溶劑型油性聚氨酯的差異。結(jié)果表明，復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度和吸水率均隨著水性聚氨酯乳液上漿量的增加而增加。由于水性聚氨酯乳液的高吸水率，復(fù)合材料的阻燃效果隨著上漿量的增加而有所增加。當(dāng)水性聚氨酯乳液的上漿量為130-150g/m2時(shí)，玻纖增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到3.1kN/mm，并且在空氣中復(fù)合材料點(diǎn)燃無火苗、無煙，2s內(nèi)熄滅。因此，與通常的溶劑型油性聚氨酯相比，