酮肼交聯及硅烷偶聯水性聚氨酯的成膜機理及其性能研究

摘 要:用二乙醇胺(DEA) 和雙丙酮丙烯酰胺(DAAM) 按Michael 加成反應機理合成了一種新的聚氨酯擴鏈劑DDP(N-[(1,1-二甲基-2-乙?;? 乙基]-β-二羥乙氨基丙酰胺). 以異佛爾酮二異氰酸酯( IPDI)、聚四氫呋喃二醇(PTMG1000)、二羥甲基丙酸(DMPA)、三羥甲基丙烷(TMP)等為主要原料,在用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550) 封端改性聚氨酯的基礎上,采用自制含酮羰基二元醇N-[(1,1-二甲基-2-乙酰基)乙基]-β-二羥乙氨基丙酰胺(DDP)和1,4-丁二醇(BDO) 作為擴鏈劑,制備了側鏈含酮羰基的聚氨酯乳液. 通過外加己二酸二酰肼(ADH),制得室溫自交聯乳液. 利用衰減全反射紅外光譜(ATR-FTIR) 和核磁共振波譜( NMR) 對擴鏈劑(DDP) 和涂膜結構進行表征,ATR-FTIR 和NMR 測試證實了DDP的生成并參與反應合成了聚氨酯及乳液成膜時酮肼交聯反應的發生. 研究了n(―NHNH2) / n(―CO―)、n(NCO) / n( OH)、DDP含量對聚氨酯涂膜性能的影響. 結果表明,在己二酸二酰肼(ADH) 的用量為0時,涂膜的吸水率隨DDP含量的增加而增大;n(NCO)/n(OH)>1.40時,聚氨酯難以乳化并且乳液穩定性變差;在佳配比n(―NHNH2)/n(―CO―)=1,n(NCO)/n(OH)=1.40 的條件下,DDP%從0增大到7.22%時,涂膜的吸水率從39.36%降低到18.92%同時表現出很好的耐溶劑性能,交聯度從51.49%上升至90.23%,拉伸強度從20.09 MPa增大到28.26 MPa,硬度達2H. 熱失重分析(TGA) 表明酮肼交聯結構的引入提高了涂膜的熱穩定性。
關鍵詞:高交聯水性聚氨酯,酮肼交聯,力學性能,吸水率,熱穩定性