酮肼交联及硅烷偶联水性聚氨酯的成膜机理及其性能研究

摘 要:用二乙醇胺(DEA) 和双丙酮丙烯酰胺(DAAM) 按Michael 加成反应机理合成了一种新的聚氨酯扩链剂DDP(N-[(1,1-二甲基-2-乙酰基) 乙基]-β-二羟乙氨基丙酰胺). 以异佛尔酮二异氰酸酯( IPDI)、聚四氢呋喃二醇(PTMG1000)、二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)等为主要原料,在用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550) 封端改性聚氨酯的基础上,采用自制含酮羰基二元醇N-[(1,1-二甲基-2-乙酰基)乙基]-β-二羟乙氨基丙酰胺(DDP)和1,4-丁二醇(BDO) 作为扩链剂,制备了侧链含酮羰基的聚氨酯乳液. 通过外加己二酸二酰肼(ADH),制得室温自交联乳液. 利用衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR) 和核磁共振波谱( NMR) 对扩链剂(DDP) 和涂膜结构进行表征,ATR-FTIR 和NMR 测试证实了DDP的生成并参与反应合成了聚氨酯及乳液成膜时酮肼交联反应的发生. 研究了n(―NHNH2) / n(―CO―)、n(NCO) / n( OH)、DDP含量对聚氨酯涂膜性能的影响. 结果表明,在己二酸二酰肼(ADH) 的用量为0时,涂膜的吸水率随DDP含量的增加而增大;n(NCO)/n(OH)>1.40时,聚氨酯难以乳化并且乳液稳定性变差;在佳配比n(―NHNH2)/n(―CO―)=1,n(NCO)/n(OH)=1.40 的条件下,DDP%从0增大到7.22%时,涂膜的吸水率从39.36%降低到18.92%同时表现出很好的耐溶剂性能,交联度从51.49%上升至90.23%,拉伸强度从20.09 MPa增大到28.26 MPa,硬度达2H. 热失重分析(TGA) 表明酮肼交联结构的引入提高了涂膜的热稳定性。
关键词:高交联水性聚氨酯,酮肼交联,力学性能,吸水率,热稳定性