E44-KH550改性水性聚氨酯膠粘劑的合成及在UHMWPE纖維上的應(yīng)用.pdf

1、水性聚氨酯(WPU)膠黏劑是聚氨酯溶于水或分散在水中形成的膠粘劑。WPU不僅具有耐磨性、柔韌性好、耐低溫的特點(diǎn)，還具有不燃、無毒、不污染環(huán)境、節(jié)省能源、易加工及粘接力好等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、膠粘劑、木材加工、建筑材料和造紙等行業(yè)，尤其可作為熱塑性樹脂基體與超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維復(fù)合制備纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，在高強(qiáng)繩索、防彈防護(hù)材料等制品上有著廣泛的應(yīng)用。然而UHMWPE纖維屬于非極性材料，WPU乳液與纖維之間的

2、潤濕性能較差，并且WPU膠膜耐水性、耐熱性也較差。本論文分別以三種硅烷偶聯(lián)劑和環(huán)氧樹脂(E44)為改性劑，對WPU進(jìn)行改性，改善WPU乳液對UHMWPE纖維的潤濕性能以及WPU膠膜的耐水性和耐熱性，從而擴(kuò)大WPU乳液的應(yīng)用領(lǐng)域。論文的主要研究成果主要分為以下方面:
　　 (1)以甲苯異氰酸酯和聚丙二醇為主要原料，1，4-丁二醇、二羥甲基丙酸(DMPA)為擴(kuò)鏈劑，三乙胺為中和劑，采用丙酮法制備WPU乳液。研究了DMPA加入量以及乳

3、液固含量對WPU乳液的粒徑、乳液粘度、WPU膠膜的吸水率和WPU-UHMWPE纖維界面剪切強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，隨著DMPA含量的增加，WPU乳液粒徑變小，乳液粘度增大，乳液穩(wěn)定性更好，WPU膠膜的吸水率上升，WPU-UHMWPE纖維界面剪切強(qiáng)度增大;隨著乳液固含量的增大，WPU乳液粒徑減小，乳液粘度增大，不易流動，在制備纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的過程中不易施膠。綜合乳液性能、膠膜性能和WPU-UHMWPE纖維界面粘結(jié)性能的考慮，在實驗中DMP

4、A的含量5％，固含量為30％。
　　 (2)以3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)和N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH602)三種不同的硅烷偶聯(lián)劑作為改性劑，甲苯異氰酸酯和聚丙二醇為主要原料，采用丙酮法制備了KH550、KH560和KH602改性WPU乳液，主要研究了三種不同硅烷偶聯(lián)劑加入量對改性WPU乳液性能、WPU膠膜性能和WPU-UHMWPE纖維界面

5、粘結(jié)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，隨著三種硅烷偶聯(lián)劑含量的增加，WPU乳液粒徑變大，乳液粘度降低，乳液的穩(wěn)定性下降;三種硅烷偶聯(lián)劑中，KH550對WPU乳液的粒徑和粘度影響最小，KH602的影響最大，過量的硅烷會導(dǎo)致制備WPU乳液貯存穩(wěn)定性降低，硅烷偶聯(lián)劑的加入量一般控制在5％以內(nèi);隨著硅烷偶聯(lián)劑的加入量的增加，WPU膠膜的吸水率下降，膠膜力學(xué)性能得到一定程度的改善，WPU膠膜表面的水接觸角增大，WPU-UHMWPE纖維界面剪切強(qiáng)度增大，不

6、同的改性劑對WPU-UHMWPE纖維界面粘結(jié)性能改性效果也不一樣，KH550改性效果最佳，KH602次之，KH560的改性效果不明顯。
　　 (3)以環(huán)氧樹脂E44為改性劑，甲苯異氰酸酯和聚丙二醇為主要原料，采用丙酮法制備了E44改性WPU乳液，對改性WPU乳液性能和膠膜性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，隨著E44加入量的增加，改性WPU乳液的粒徑增大，乳液粘度減小;WPU膠膜的耐水性、耐熱性都得到了一定地改善，膠膜的拉伸強(qiáng)度增大，斷裂

7、伸長率降低;E44改性對WPU膠膜的表面疏水性有略微改善，對WPU-UHMWPE纖維界面粘結(jié)性能基本沒有影響。
　　 (4)采用甲苯異氰酸酯和聚丙二醇為主要原料，KH550和E44為改性劑，制備了E44/KH550復(fù)合改性WPU乳液，研究了改性劑加入量對WPU乳液性能和膠膜性能的影響。研究表明，當(dāng)固定一種改性劑加入量不變時，制得WPU乳液的粒徑會隨著另一種改性劑加入量的增加而變大，乳液粘度會隨之下降;WPU膠膜的耐水性和耐熱性會