ａｓ
ｄｉｂｕｔｙｌｔｉｎ
ｃａｔａｌｙｓｔ，ｍｅｔｈｙｌ
ａｃｒｙｌａｔｅ（ＰＡ）ｗａｓ
ａｓ
ｄｉｌｕｅｎｔｓ
ｔｅｓｔｓ
ｍｏｎｏｍｅｒ，ａｚｏ ｄｉｉｓｏｂｕｔｙｌ
ｃｈｉｎｇ（ＡＩＢＮ）ｗａｓ
ＩＩＩ
ｉｎｉｔｉａｔｏｒ．Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ａｎｄ
ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ－ＮＣＯ，ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ，ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｐａｒｔｉｃｌｅ
的制备与应用研究
摘要
目前，聚氨酯（ＰＵ）合成革的生产采用溶剂型的生产系统，大量有机 溶Ｎ女Ｈ－－甲基甲酰胺（ＤＭＦ）、甲苯（ＴＯＬ）、甲乙酮（ＭＥＫ）的使用不仅 污染环境，而且严重地损害了工人的健康，成为了合成革工业可持续发展的 障碍。随着环保法规和人们环保意识的加强，水性ＰＵ合成革技术成为该领 域的研究热点。但是目前的合成革用水性聚氨酯，成本较高、力学性能较差、 耐水性差，而且工业化的合成大多采用丙酮法，在合成过程中大多采用丙酮 稀释，仍然会产生溶剂污染。为了解决合成革用水性聚氨酯的上述缺点，论 文采用丙烯酸类单体稀释和双交联改性的合成方法，得到了应用性能良好的 合成革用双交联丙烯酸改性水性聚氨酯（ＷＰＵＡＨＭ），并采用红外光谱（ＩＲ）、 热重分析（ＴＧＡ）、激光粒度仪、万能拉力试验机对其结构和性能进行了进 行表征和测试。 论文以甲苯二异氰酸酯（ＴＤＩ）为硬段单体，聚丙二醇（ＰＰＧ）为软段单 体，二羟甲基丁酸（ＤＭＢＡ）为亲水性扩链剂，１，４一丁二醇（ＢＤＯ）为小分子 扩链剂，三乙胺（ＴＥＡ）为中和剂，二月桂酸二丁基锡为催化剂，丙烯酸甲 酯（ＰＡ）为稀释剂，偶氮二异丁睛（ＡｍＮ）为引发剂，合成了丙烯酸改性
进行共混改性，得到了双交联型的丙烯酸改性水性聚氨酯（ＷＰＵ删）乳
液，研究了ＭＦ的用量对ＷＰＵＡＨＭ乳液的粘度、稳定性、乳液离子的粒径， 胶膜的强度、断裂伸长率和产品的粘合强度等性能的影响。实验结果表明， 当ＭＦ的用量为６％时，得到的ＷＰＵＡＨＭ的综合性能最佳。经过外交联改 性的得到的ＷＰＵＡＨＭ，其其应用性能明显高于未改性的产品。 综合上述研究结果可知，该合成方法前期以丙烯酸单体作为稀释剂， 该稀释剂后期参与反应，可以解决水性聚氨酯合成革过程中因为使用溶剂稀 释而产生的污染问题，经过双交联改性得到的产品，其热稳定性、拉伸强度 增加，粘合强度和耐水性也有了很大的提高。 关键词：丙烯酸改性水性聚氨酯，双交联改性法，丙烯酸类单体稀释法，水 性聚氨酯合成革，水性聚氨酯粘合剂
ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ（ＷＰＵＡＨＭ）ｗｉｔｈ
ＷＰＵＡＨＭ
ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｌｅａｔｈｅｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｅｓｔｅｄ ｂｙ ｉｎｆｒａｒｅｄ
ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｐｏｌｌｕｔｅｓ
ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｈａｓ
ａｎ
ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｄａｍａｇｅ ｔｏ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈ ｏｆ ｗｏｒｋｅｒｓ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｓｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ
ｏｂｓｔａｃｌｅ
ｔｏ
ｔｈｅ
ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ
ｌｅａｔｈｅｒ
ｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ
ａｎｄ
ｅｘｔｅｎｄｅｒ ｃｈａｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
４０℃．ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｉｓ ８０。Ｃ ａｎｄ ２ｈ，ＰＡ ｄｏｓａｇｅ ｗａｓ ２５％，Ｒ（．ＮＣＯ／ＯＨ）ｗａｓ
１．２，ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ
ＤＭＢＡ
（ＰＵ）ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ
ｄｉｍｅｔｈｙｌ
ｕｓｅｄ．Ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ
ｌｅａｔｈｅｒ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ
ａ
ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｏｌｖｅｎｔｓ ｓｕｃｈ
ａｓ
ｆｏｒｍａｍｉｄｅ（ＤＭＦ），ｔｏｌｕｅｎｅ（ＴＯＬ），ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｙｌ ｋｅｔｏｎｅ（ＭＥＫ）ａｒｅ
ｕｓｅ
ｏｆ ｓｏｌｖｅｎｔｓ
ＷＰＵ
ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｌｅａｔｈｅｒ ｈａｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ
ｏｆ
ｍａｎｙ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈ
ａｓ
ｈｉｇｈ ｃｏｓｔ，ｌｏｗ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｗａｔｅｒ
ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚｅｄ
ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｃｏｍｍｏｎｌｙ
Ｍａｓｔｅｒ ｏｆ ●－－－－－一■■ｌｌｌ■●■■■■●■■●■■■■■■■■■■■一 Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｂｙ Ｙｏｎ２ｓｈｅｎｇ Ｇｕｏ
一
…一——■■■■■●■■■■一
Ｍａ．
Ｔｈｅｓｉｓ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．Ｘｉｎｇｙｕａｎ
Ｍａｙ，２０１３
合成革用双交联丙烯酸改性水性聚氨酯
ＩＩ
ＳＴＵＤＹ ｏＮ ＴＨＥ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩｏＮ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩｏＮ ＰＲｏＰＥＲＴＩＥＳ ＯＦ ＴＷｏ ＣＲｏＳＳ．ＬＩＮＫＥＤ ＡＣＲＹＬＡＴＥ
ＭｏＤＩＦＩＥＤ
ＰｏＬＹＵＲＥＴＨＡＮＥ ＦｏＲ ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ ＬＥＡＴＨＥＲ
ＡＢ ＳＴＲＡＣＴ
Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｓｏｌｖｅｎｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ， ａｌｓｏ
ｗｅｒｅ
ａｎｄ ｔｉｍｅ
（ＷＰＵＡＨ）ｅｍｕｌｓｉｏｎ
Ｔｈｅ
ｗｅｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ
ｏｎ
ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ
ＷＰＵＡ
ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｌｅａｔｈｅｒ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔａｋｉｎｇ ｍｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌｉｃ ｈｙｄｒｏｘｙ ｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ（ＨＥＡ）ａｓ ｇｒａｆｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ． ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｇｒａｆｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｉｍｅ ａｎｄ ｇｒａｆｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｄｏｓａｇｅ
ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ
ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ（ｗＰｏ）ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｌｅａｔｈｅｒ，ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ
ａ
ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａｃｒｙｌｉｃ ｍｏｎｏｍｅｒｓ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｗｏ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ａｓ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｒｅｓｕｌｔ，ａ ｄｏｕｂｌｅ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ ａｃｒｙｌｉｃ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｇｏｏｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｆｏｒ
ｏｎ
ＷＰＵＡＨ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ，ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ，ｆｉｌｍ
ｂｒｅａｋｉｎｇ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｇｒａｆｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ，ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｗｉｔｈ
ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｄ，ＷＰＵ
ｔｈｅ
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
ｆｏｒ
ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
ｌａｗｓ ａｎｄ ｃｏｎｓｃｉｏｕｓｎｅｓｓ ｏｆ ｐｅｏｐｌｅ
ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｌｅａｔｈｅｒ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ
ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｏｃｕｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ．Ｂｕｔ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ
（ＤＭＢＡ）ｗａｓ
ａｓ
ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ｃｈａｉｎ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ
ａｇｅｎｔ，１，４－ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌ（ＢＤＯ）ｗａｓ
ａｓ
ｓｍａｌｌ ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｃｈａｉｎ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ａｇｅｎｔ，ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ（ＴＥＡ、）ｗａｓ
ｄｉｌａｕｒａｔｅ ｗａｓ
ａｓ
ｎｅｕｔｒａｌｉｚｅｒ，
ａｎｄ
ｓｐｅｃｔｒａ（ＩＲ），
ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ（ＴＧＡ），ｌａｓｅｒ
ｔｅｎｓｉｌｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ．
Ｉｎ
ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｎｄ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ
ｔｈｅ
ｐａｐｅｒ，ａｃｒｙｌｉｃ
ｍｏｄｉｆｉｅｄ
ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ
ｓｉｚｅ，ｆｉｌｍ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｂｒｅａｋｉｎｇ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ，ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ， ｔｈｅｙ ｃｏｕｌｄ ｂｅ
ｓｅｅｎ
ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ＷＰＵＡ ｗｅｒｅ
ｂｅｓｔ．
ｗｈｅｎ ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｗａｓ
陛压料技大参
合成革用双交联丙烯酸改性水性聚氨酯的制备 与应用性能研究
学科门类：工学 一级学科：轻工技术与工程 培养单位：资源与环境学院
硕士生：郭勇生 导
师：马兴元教授
２０ １ ３年５月
ＳＴＵＤＹ ＯＮ ＴＨＥ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩｏＮ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩｏＮ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ｏＦ ＣＲｏＳＳ．ＬＩＮＫＥＤ ＡＣＲＹＬＡＴＥ
７０℃ａｎｄ ６０ ｍｉｎｕｔｅｓ．
ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ｅｘｔｅｎｄｅｒ ｃｈａｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｗａｓ ７０℃ａｎｄ １ ２０ ｍｉｎｕｔｅｓ． ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｅｘｔｅｎｄｅｒ ｃｈａｉｎ ｔｅｍ℃ａｎｄ
１ ００ ｍｉｎｕｔｅｓ．