蓖麻油基水性聚氨酯的制备及性能

高分子材料科学与工程

POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING

Vol.35,No.11

Nov.2019

蓖麻油基水性聚氨酯的制备及性能

()黑龙江哈尔滨11.东北林业大学材料科学与工程学院;2.东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室,50040

2

孟林龙1,王朝旭1,林 兴1,苏佳琦1,仇浩科1,王 鹏1,韦双颖1,

,摘要:以蓖麻油作为多元醇原料,通过分步法制备了高性能环境友好的蓖麻油基水性聚氨酯(研究了2,二羟CWPU)2-

/甲基丙酸(含量、蓖麻油含量和值对CWPDMPA)n(-OH)n(-NCO)U分散体及薄膜性能的影响。结果表明,DMPA

//含量和值对分散体的粒径分布和薄膜的耐水性具有显著的影响,当n(值为0.n(-OH)n(-NCO)-OH)n(-NCO)99/值达到0.蓖麻油含量对n(-OH)n(-NCO)83时即可得到半透明泛蓝光的分散体,CWPU薄膜的吸水率仅为107.8%;41.6℃、65.33MPa和317.37%。所有分散体的存储稳定性均在6个月以上。文中在引入较低的亲水基团含量条件下制备的CWPU分散体能够稳定存在并具有优异的耐水性能和力学性能。

、薄膜的玻璃化转变温度(强度和韧性具有显著影响,当蓖麻油含量为5弹性模量和断裂伸长率分别为Tg)0%时,Tg、

时,添加5%的DMP当DMPA就可得到奶白色CWPU分散体,CWPU薄膜的吸水率仅为148.3%;A含量为7%,

关键词:蓖麻油;水性聚氨酯;分步法;存储稳定性;粒径分布;耐水性;力学性能

()中图分类号:TQ323.8 文献标识码:A 文章编号:1000-7555201911-0136-09

为了减少低挥发性或无挥发性有机溶 近年来,

]1,2

。聚氨剂的排放,水性聚氨酯得到了迅速的发展[酯的主要原料通常来源于石油工业的多异氰酸酯和多元醇,但是,石油基材料具有不可再生、难生物降解等缺点,造成了严重的环境问题,因此,以廉价的可再生的植物油资源代替石油基多元醇成为了人们的共基的天然植物油,可以代替传统多元醇直接与二异氰酸酯反应形成体型的高支化聚氨酯分子,这使得材料在保持较高软段含量,拥有良好韧性的同时,还具有

7,8]

。但是,较高的强度、硬度和良好的耐水性[在水3~6]

。蓖麻油是唯一具有多羟识和未来的发展趋势[

[0]

;约60nm的稳定CWPU乳液1Liang等分别引入

了8.得到了平均33%的DMBA和11.9%的DMPA,粒径分别为36.8nm和185.9nm的稳定CWPU乳

11]

。本文利用天然蓖麻油作为主要的多元醇,液[通

过分步法,让亲水性基团先于蓖麻油引入到聚氨酯分子结构中,从而在引入更低的亲水性基团情况下,成/研究了DMPA含量、蓖麻油含量和n(-OH)

比值对CWPn(-NCO)U分散体及薄膜性能的影响。

功地制备了一系列存储稳定的CWP综合U分散体,

性聚氨酯体系中,蓖麻油的多羟基和长的支链结构,会提高体系的交联和黏度,使得亲水性基团难以均匀地键接入聚氨酯分子中,同时,蓖麻油基聚氨酯分子

7,9]

。高的支化交联网络也会使得体系更容易凝胶[

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

/,蓖麻油:分析纯,羟值为1麦克64mgKOHg:林;二羟甲基丙酸(分析纯,麦克林;异2,2-DMPA)):佛尔酮二异氰酸酯(分析纯,麦克林;丁二IPDI1,4-:醇:分析纯,麦克林;二月桂酸二丁基锡(DBTDL)

这些都会加大制备蓖麻油基水性聚氨酯的难度。在

近年的一些研究中,为了得到稳定的CWPU分散体,较高的亲水性基团被引入到了CWPU结构中。Xia,等引入了7%的2,羟基)丁酸(得到了2双(DMBA)

:阿拉丁;三乙胺(分析纯,麦克林;丁酮:95%,TEA)

分析纯,天津天力化学试剂有限公司;去离子水:实验

:/doi10.16865.cnki.1000-7555.2019.0305j

收稿日期:2018-11-15

););基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金(创新团队与重大项目培育资金(科技平台持续发展专项2572017CB192572017EB06()2572018CP01

:通讯联系人:韦双颖,主要从事水性涂料研究,E-maildehnews@163.compy

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室自制。

多功能分散砂磨机:型号为E上海易勒DF550,

SamlepCWPU-1CWPU-2CWPU-3CWPU-4CWPU-5CWPU-6CWPU-7CWPU-8CWPU-10CWPU-11CWPU-12CWPU-13CWPU-9

SoftsementgCastoroil

4040404042.547.550404040404540

机电设备有限公司。

Tab.1 InredientsforprearationofCWPUdisersionsgpp

/%RawmaterialsIPDI42.3142.6741.5441.1538.0534.9541.6541.8942.6543.1636.539.642.7

BDO

Hardsementg

8.538.047.857.066.575.624.673.722.776.075.835.074.56

DMPA5.56.577777777765

3.774.154.524.905.285.285.285.285.285.285.285.285.28

TEA

n(-NCO)

0.990.990.990.990.990.990.990.990.990.950.910.870.83

/n(-OH)

1.2 CWPU树脂及薄膜的制备

在21.2.1 CWPU树脂的制备:50mL四口烧瓶中

装配上球形冷凝管、氮气入口、机械搅拌器和g丁酮,

滴液漏斗,将烧瓶置于80℃恒温水浴锅中反应1.5/,并持续搅拌,转速为5随后通过滴h,00~750rmin液漏斗向烧瓶中滴加2约滴0g蓖麻油和15g丁酮,,加1继续反应6.0min5h。结束后使用二正丁胺法。将得到的预聚加入2保温3℃,.64gTEA,0min体置于实验室多功能分散砂磨机中,滴加150g水到CWPU分散体。反应过程和配方分别展示在

、加入3.5gDMPA、20.58gIPDI3.29gBDO和60

滴定-N确定达到反应终点。然后降温到4CO值,0(,/保持225%的固含量)000rmin的搅拌速度乳化

。最后,在室温进行减压蒸馏,去除丁酮后得45minFi.1和Tab.1中。g

将CWP1.2.2 薄膜制备:U树脂分别浇铸在45

mm×12mm×1mm和45mm×12mm×0.5mm的聚四氟乙烯模具中,在室温下放置1取出样品2h,并编号,将样品置于室温下密封保存。

1.3 测试与表征

使用N1.3.1 FT-IR测试:icoletis50傅里叶变换红

Fi.1 SntheticprocessofCWPUdisersionsgyp

,外光谱仪(美国)在室温下测定样品ThermoFisher的红外谱图,波数范围为4分辨率为00~4000cm-1,

2cm-1。CWPU分散体直接涂抹到压制的KBr上,

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形成薄膜后测试固体薄膜样品使用KBr压片法制样。

使用Z1.3.2 粒径分布测试:etaals0-555激光粒p

度仪(德国布鲁克)测定CWPU分散体的粒径分布。,样品被稀释到1.约稀释2加入到石25%左右(0倍)英标准比色皿中,确保无气泡后,进行测试。

:使用DMAQ1.3.3 动态力学热分析(DMA)800动态力学热分析仪(TAInstrumentsWatersLLC,-上海)对不同蓖麻油含量的树脂薄膜进行动态力学热,,拉伸频率1H振荡位移2minz0μm。

干燥的树脂薄膜(1.3.4 耐水性实验:45mm×12被浸没在去离子水中,持续5记录样品浸水mm)6h,

前后的质量分别为m0和m1,计算吸水率。每组样品测试3次,最终吸水率取平均值。吸水率(的计算W)):公式如式(1

分析测试。温度范围-6升温速率5℃/0~100℃,

2 结果与讨论

2.1 合成工艺对乳液稳定性的影响

本次实验对比了分步法和一锅法制备的蓖麻油基水性聚氨酯分散体的稳定性。在分步法中,DMPA先于蓖麻油引入到体系中,从而DMPA先于蓖麻油与IPDI反应。而在一锅法中,DMPA与蓖麻油被同时添加,并与I配方组PDI反应。2种工艺其他条件(成、保温时间、反应温度等)相同,并设定蓖麻油含量/和值分别为4n(-OH)n(-NCO)0%和0.99。

Tab.2展示了2种工艺制备的分散体的稳定性的详细数据。由T一ab.2可知,DMPA小于7%时,锅法无法制备出稳定的CWP而分步法却U分散体,此外,一锅法与分步法制Fi.2展示了相同条件下,g一锅法制备的CWPPA含量为7%时,U的平均粒径(远大于分步法制备的CWP204nm)U的平均粒径更好。以上的这些结果主要与亲水性的DMPA链段在蓖麻油基体型分子中的分布情况有关。在一锅法中,蓖麻油和DMP由A同时参与了与IPDI的反应,于蓖麻油的羟基官能度大于2,体系中发生了体型缩聚反应,随着反应的进行,分子逐渐形成体型的高度交联结构,这样的交联结构抑制了DMPA单体向

降低了CWPCWPU分子的进入,U分子中的亲水性羧基的含量。而在分步法中,DMPA先于蓖麻油组分与I此时,体系仅存在链状缩聚,体系黏PDI反应,度很低,DMPA很容易进入到CWPU分子中。分步法克服了体型的交联结构对DMPA向CWPU分子中进入的抑制效果,提高了CWPU分子中有效羧基含量,大幅度提高了CWPU乳液的分散稳定性。可以制备出分散良好,可长期储存的CWPU分散体。备的CWPU的粒径分布曲线。由Fi.2可知,DMg-

/()W=(m1-m0)m01

将CWP1.3.5 铅笔硬度测试:U分散体均匀涂饰到

,模板表面,置于5然后对涂饰0℃烘箱干燥30min东莞三和仪器)测试漆QHQ-A型铅笔划痕测量仪(

膜的铅笔硬度。

使用O1.3.6 接触角测试:CA20视频光学接触角)测量仪(对涂饰在木板表面的漆膜进行DataPhsicsy次。

表面使用砂纸打磨,重复涂饰3次,得到漆膜。使用

(,这暗示着相同条件下,与一锅法相比,分17.7nm)

步法制备的CWPU分散体的胶粒聚集态稳定性明显

接触角测试,使用水作为润湿介质,每组样品实验3

,中国台湾)对树脂薄膜进行拉伸测试。矩形样Inc

,品的边缘被剪除,尺寸为4长×宽)2mm×10mm(/,每组样品测试3次后取平拉伸速度为10mmmin均值。

使用载荷容量为5k1.3.7 拉伸性能测试:N的AL-7000S电子万能试验机(GotechTestinachinesgM

Tab.2 StoraestabilitiesofCWPUdisersionsprearedbne-otmethodandfractionalsteethodgppyoppm

MethodOneotmethodp-ProertiespAearanceppstabilityStoraeg

5%

5.5%

DMPAcontentWhitewashafteronedayTransarentp>6monthPreciitationp

6%

6.5%

7%

WhitewashafteronedayMilkhiteyw>6monthPreciitationp

WhitewashafteronedayTranslucent>6monthPreciitationp

WhitewashafteronedayTransarentp>6monthPreciitationp

Milkhiteyw>1monthTransarentp>6month

Fractionalsteethodpm

Storaestabilitgy

Aearancepp

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cm-1处的峰归因于C=C双键的伸缩振动,1245

cm-1处的强吸收峰是酯基的C-O键的伸缩振动峰,,说明分散体中没有残余-Ncm-1处的强吸收峰)CO存在,残余-N并被完全消耗。CO与水发生了反应,

Fi.2 ParticlesizedistributioncurvesofCWPUdisersionsgp

rearedbne-otmethodandfractionalsteethodppyoppmunderthesamecondition

:contentofDMPA:7%;contentofcastor40%;val-/:ueofn(-OH)n(-NCO)0.99

[1,12]

。上述红外谱1044cm-1处的峰与C-N键相关1

图中,没有出现因-N如2CO而引起的明显峰形(270

1693cm-1处的峰分别归属于游离的氨基甲酸酯中

7]

,的C=O键和氢键化的C=O键的伸缩振动峰[1638

-CH2的C-H键的伸缩振动相关,1742cm-1和

-NH的伸缩振动峰处于3300cm-1与3400cm-1之

间,暗示着-NH键与C=O形成了氢键,因为游离的-NH伸缩振动峰出现在3493cm-1与3520cm-1之8]

。此外,间[1693cm-1处出现了强的氢键化的羰基吸收峰,也暗示着CWPU分子间或分子内形成了大量的氢键。比较分散体与固化后的薄膜的谱图,可以看出,二者形状相似,在1638cm-1处代表双键的峰没有发生本质变化,意味着来自蓖麻油结构中的双键并未参与固化进程,暗示着CWPU是依靠CWPU分子较高支化和交联的本质结构特点与分子间或分子

2.2 化学结构表征

()展示了CWPFi.3aU分散体和薄膜的红外光g的伸缩振动cm-1处的宽峰是-NH(-NHCOO-)

峰,2928cm-1和2852cm-1处峰分别与-CH3和

谱图,是C=O基的伸缩振动区域。3Fi.3(b)328g

内形成的氢键网络间的协同作用使得CWPU可以在室温下完全固化。

():():ainteratedFT-IRsectrum;bcarbonlstretchineionoftheFT-IRsectrumgpygrgp

Fi.3 FT-IRsectraofCWPUdisersionandfilmgpp

2.3 CWPU分散体的性能2.3.1 DMPA含量对粒径分布的影响:Fi.4描述g的是不同DMPA含量的CWPU分散体粒径分布的情况。DMP平均粒径呈逐渐A含量由5%升至7%,下降趋势,由6粒径分布变5.9nm减小到17.7nm,窄,且CWPU分散体的颜色逐渐由乳白色转变为透明,最后甚至表现出与蓖麻油相似的颜色。这是由于在CWDMPA是一种阴离子型WPU的自乳化剂,-PU乳胶粒的形成过程中,DMPA的亲水性基团

-COOH起到了关键作用。随着CWPU分子中

DMPA含量的增加,CWPU分子先吸附在水的表面,亲水性基团羧基朝向水相,疏水性的烷基链朝向空气,体系表面张力逐渐下降,达到临界胶束浓度(后,CMC)COO-离子进入水相,CWPU分子的烷基链相互聚集,形成乳胶粒的内核,而核表面分布着亲水性基团-C与叔胺阳离子构成了扩散OO-阴离子,双电层结构,带负电荷的乳胶粒之间依靠静电排斥作用而维持体系的稳定状态,含有更多的亲水性基团会

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形成更多的乳胶粒,致使粒径更小,分布变窄,乳胶粒的聚集态稳定性也会更好。

平均粒径达到最大值2不45%时,6.8nm。总体上,

同蓖麻油含量的CWPU的平均粒径处于一个较小的。这一结果展示了蓖麻区间范围(17.7~26.8nm)/油含量相对于DMPA含量和n(-OH)n(-NCO) Fig.4 PwaitrthdicliesffeirzeedntDistMriPbuActiooncnteunrtvs

esofCWPUdisp

ersions Fig.5 Pwaitrthdicliesffeirzeedntinst(r-OibutHio)nc/nu(r-NvesoCOfC)vaWluPeUs

disp

ersions.3.2 n(-OH)/n(-NCO)的比值对体粒径分布的影响:Fig

.5展示的是CW具P有U分散不同况(-OH。)/n(-NCO)比值的CWPU粒径分布.83n,

(-O散H)/的情

n(-NCO)比值由0.99逐渐降低到分的活泼的(-OH)/体的平均-Nn(C-NO基团越多CO)值粒越径,低逐结合红外谱图可知,乳渐化升前高预。聚这体是中由于,残分散余体中不含均与水发生了反应-NCO基团,因此所有的残余,并生成了难溶性的脲基-NC,因而在O基团一定程度上,n分散体的粒径越(-O高,H随)/n着n(值越低,低,分散体外观由类似蓖麻油的淡黄色逐渐转变为泛(-N-OCHO)/)n(-NCOC)W值P降U

蓝光透明液体,最终,n时,分散体转变为白中泛蓝光的半透明分散体(-OH)/n(-NCO)值为。0.83.3.3 蓖麻油含量对:体的粒径分布Fig.6描述了不同C蓖WP麻U分散体的粒径分布的

影响油含量的。蓖麻油含量由40%提升C到WP5U分散分散体的平均粒径先升高后下降,在蓖麻油0含%时,

量达

值来说,对的影响。

CWPU分散体的粒径分布具有相对较小 Fig.6 Pwaitrthdicliesffeirzeednticsatsrtiobrutoiiolncconutrevnetsos

fCWPUdisp

ersions Fig.7 eGnrtDayscMalPeApicctounrteesntosfrceaasltoCroWPilcUdoinstp

eenrtasionnswdnit(hd-OiffHer)

-n(-NCO)values

,/2.4 CWPU分散体的表观性能

Tab.3展示了CWPU分散体的表观性能数据。从整体上看,所有存储时间分别为度主要在8.79m25CPa%WP·、s7U分散体的固含量、和大于与12.186个月,分散体的黏pH值和mPa·s之间,

表现出优异的流动性。nDMPA含量和n(-OH)

/大(-N,CO)

值对分散体的粒均粒径DMP越A含量和n大,透明性(越-O差H,在)/径n分布和透明D(M-NPACO含)量值度达越影响较到低5,平%n0n22 第11期

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值达到0n(-NCO).83时,CWPU分散体展现出蓝

/时,CWPU成为奶白色的分散体,n(-OH)

光半透明颜色。Fi.7为CWPU分散体样品的外观g形态。

Tab.3 AearanceproertiesofCWPUdisersionspppp

CWPU-1CWPU-2CWPU-3CWPU-4CWPU-5CWPU-6CWPU-7CWPU-8CWPU-10CWPU-11CWPU-12CWPU-13CWPU-9Samlep

MilkhiteywAearancepp

Hvaluep

7777777777777

/%Solidcontent

25252525252525252525252525

/(·s)ViscositmPay

11.6511.1410.6312.1811.339.3210.29.479.148.939.5825.28.79

/Meansizenm

65.939.522.423.917.722.226.819.319.122.822.823.443.6

Storaelifeg>6month>6month>6month>6month>6month>6month>6month>6month>6month>6month>6month>6month>6month

TransarentpTransarentpTransarentpTransarentpTransarentpTransarentpTransarentpTransarentpTransarentpTransarentpTranslucent

Translucent

察时间时,链段具有一定的运动能力,但不够自由,此状态时对应的温度就是玻璃化转变温度。由于蓖麻油在CWP相比于树脂中的其他U树脂中充当软段,CWPU的链段松弛时间达到固定观察时间所需要的

温度更低,即玻璃化转变温度更低。2.6 CWPU薄膜的耐水性

、)和F分别展示了Fi.9(a)Fi.9(b)i.9(cggg

/蓖麻油含量和n(比DMPA含量、-OH)n(-NCO)

Fi.8 DMAcurvesoffilmswithdifferentcastoroilcontentsg

组分,更容易发生热运动,因此,蓖麻油含量越高,

2.5 蓖麻油含量对CWPU薄膜热力学性能的影响

Fi.8展示了不同蓖麻油含量的CWPU薄膜的g随着蓖麻油含量由DMA谱图。由Fi.8可知,g42.5%升至50%,CWPU薄膜的储能模量总体上呈降低趋势,CWPU薄膜的玻璃化转变温度由64.5℃逐渐下降到41.6℃。聚合物的性能是聚合物内分子运动的反映。通常,温度或应力越高,聚合物链段的松弛时间越短,在温度较低时,由于CWPU树脂分子链段运动被冻结,具有较高的CWPU表现为玻璃态,模量;随着温度升到足够高时,链段的松弛时间远短软的高弹态;在这期间,当链段松弛时间接近固定观于固定的观察时间,链段自由运动,CWPU表现为柔链段的松弛时间远长于固定频率下的固定观察时间,

DMPA含量由5%升高到7%,CWPU薄膜的吸水率

由1这是因为DMP48.27%升至523.02%,A中含有亲水性基团羧基,羧基含量越高,会导致材料的吸水率更高,羧基的引入也是造成自乳化型WPU材料耐

)水性差的重要原因。F展示了当蓖麻油含量i.9(bg由40%升高至50%时,CWPU薄膜吸水率整体上呈先上升后略微降低的趋势,这是由于随着蓖麻油含量的提高,薄膜的交联密度下降,通过溶胀作用,水分更容易渗透进薄膜中,薄膜的吸水率逐渐提高。此外,与47.5%的蓖麻油含量的薄膜相比,50%蓖麻油含量

的薄膜的吸水率略微下降,这是由于50%蓖麻油含量的薄膜具有较低的交联密度,在长时间水溶胀作用下,部分的CWP导致浸水后U分子脱离了薄膜表面,()的薄膜质量m1的测量值低于实际值。F展示i.9cg

)值对CWP展示了U薄膜耐水性的影响。Fi.9(ag

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0.83时,CWPU薄膜的吸水率由563.02%下降到

这是由于更多残余的-N107.84%,CO基团产生了更多的不溶性脲基,这些脲基的存在阻碍了水分子向薄膜结构的渗入,同时这些脲基也会参与固化进程,/膜具有更致密的氢键交联。因此,n(-OH)比值越低,n(-NCO)CWPU薄膜材料的耐水性越好。

与氨基甲酸酯基团一样会形成氢键,使得CWPU薄

/了随着n(比值由0-OH)n(-NCO).99下降到

Tab.4 WaterabsortionandwatercontactanleofCW-pg

PUfilms

SamlepCWPU-1CWPU-2CWPU-3CWPU-4CWPU-5/%absortionp

148.26242.51377.90446.03563.01Ratioofwater

Watercontactanleg

()/()θ°58.9561.6762.4761.6271.7

Fig.9 Waterabsorp

tioncurvesoffilms(iaff)e:rdeinfft-OerentDH/M-NPAcCOvontaelnutess

;(b):differentcastoroilcontents;(c

):CCWPU-667116CWCWPWPUPU-U-7-8716365..4017C9

797.034..1753CW4768.1.783.15CWPU-104684.9.569986CWPU-11WPPUU--1123236.3218027..589061.524.5.55728.7 CWPU薄膜的疏水性的评估

Tab.4中展示了CWPU漆膜的接触角测试结果,从整体上看,%时,

CWPU中DMPA含量由5%升至漆膜与水的接触角出现了显著升高的现象,一些研究表明羧基含量的提升会提升材料的亲水性,但是这是一个相反的结果,这可能与薄膜的交联密度升高有关。因为发生,主要是,因此CCWW,粒子间的堆砌就显得尤为重要PPUU薄膜固化过程中没有化学交联交联大分子间和分子内的物理氢键交联,而更高DMPA含量的CWPU分散体具有更小的平均粒径,使得固化过程中粒子堆砌得更紧密,因而具有较高的交联密度;此外,蓖麻油含量升高至角明显下降,在蓖麻油含量为50%时,

接50触%角,接仅触为联度8.85°下,降这主要是引起的高;而蓖麻当油含量的C.99n下降至0.83时,

漆膜对水的接触角呈先降低后(-OH)/nW(P-NU树脂CO)值的交

由略微升高再降低的趋势,这主要归因于难溶性的脲基结构和CWPU预聚体结构(-OH)/分子n中(-N的端CO使得CWPU树脂的相对分子质量降低-N)值的C的交O基下联团降密数一度量方提面的高使协,得同作用,

一C方W面P又U,后者在一定程度上降低了CWPU分子的交联密度。总的来说,上述结果暗示了CWP,U分子的交联密度对漆膜的疏水性影响占主导地位亲水性基团和疏水性组分对漆膜的疏水性影响不明显,漆膜的疏水性越好。

CWPU分子交联密度越高,2750nd 第11期

孟林龙等:蓖麻油基水性聚氨酯的制备及性能

143

2.8 CWPU薄膜的力学性能Tab.5展示了CWPU薄膜的拉伸测试和铅笔硬度测试的数据。结果显示,随着DMPA含量由5%的变化规律,而断裂伸长率先下降后上升,硬度均大弹性模量和断裂伸长率均达到最大值,分别为升高至7%时,薄膜的拉伸强度和弹性模量没有明显于等于6拉伸强度、H。在DMPA含量达到5%时,、、当蓖麻11.128MPa348.19MPa46.853%。此外,油的含量由4薄膜的弹性模量和0%升高至50%时,断裂伸长率逐渐由1MPa和5H,1.277%升高至

/当n(值由0317.37%;-OH)n(-NCO).99降至

薄膜的拉升强度和弹性模量显著提升,而断0.83时,

值为0拉伸强度、弹性模量和断裂n(-NCO).83时,

、、伸长率分别为15.992MPa518.61MPa118.11%。/能影响较小,而蓖麻油含量和n(-OH)n(-NCO)

值对CWP特别U薄膜的力学性能具有显著的影响,地,在一定范围内,蓖麻油含量的提升有利于提高材/料的韧性,值的降低有利于提n(-OH)n(-NCO)高CWPU薄膜的强度。

总的来说,DMPA含量对CWPU薄膜的力学性

/裂伸长率表现出先升后降的趋势,在n(-OH)

硬度分别从276.66MPa和≥6H逐渐降低至65.33

Tab.5 MechanicalproertiesofCWPUfilmsp

SamlepCWPU-1CWPU-2CWPU-3CWPU-4CWPU-5CWPU-6CWPU-7CWPU-8CWPU-10CWPU-11CWPU-12CWPU-13CWPU-9

Yieldstrenthg

6.8875.3115.0424.2456.3324.7513.4562.7715.93810.9536.3834.494.14/MPa

Tensilestrenthg

11.1288.1775.9127.84411.0828.9916.8915.53210.87715.9928.0746.7686.713/MPa

Elasticmodulus

348.19257.22261.78259.21276.66184.62211.46106.83312.19329.14415.65518.6165.33/MPa

Elonationatg/%break46.85335.2644.9967.864

hardness≥6H≥6H≥6H≥6H≥6H≥6H≥6H5H5HPensile

11.277208.51239.93305.25317.3778.979222.61118.113.91

≥6H≥6H≥6H≥6H

3 结论

以蓖麻油作为多元醇,通过分步法,让含有亲水性基团的DMP相比一锅法,A先于蓖麻油参与反应,的CWP系统地研究了DMPU分散体,A含量、

/值和蓖麻油含量对CWPn(-OH)n(-NCO)U分散体及CWPU薄膜的性能影响。结果表明,DMPA/含量和值对分散体的粒径分布n(-OH)n(-NCO)

/和薄膜的耐水性具有显著的影响,当n(-OH)引入了较低的DMP并成功地制备了一系列A含量,

/低值还能有效地提升CWPn(-OH)n(-NCO)U

/薄膜的耐水性和力学性能,当n(-OH)n(-NCO)值为0弹.83时,CWPU薄膜的吸水率仅为107.8%,。蓖麻油含量对CWP性模量高达518MPaU薄膜的(,蓖麻油含量越高,会降低材料的玻璃40%~50%)

化转变温度和强度,提高材料的韧性,当蓖麻油含量并且仍然具有6317.37%,5.33MPa的弹性模量;

具有高度的可调控CWPU展示了优异的综合性能,力学性能、耐水性等性CWPU薄膜的热力学性能、

能。

为50%时,Tg和断裂伸长率分别达到了41.6℃和热学性能和力学性能的影响比较显著,在一定范围内

值为0添加5%的DMPn(-NCO).99时,A就可得

到稳定的奶白色CWP平均粒径为6U分散体(5.9,薄膜的吸水率为1当DMPnm)48.3%;A含量为7%

/时,值达到0n(-OH)n(-NCO).83即可得到半透。同时,明泛蓝光的分散体(平均粒径为4降3.6nm)

/性,通过调整DMP蓖麻油含量和n(A含量、-OH)

值可以调控CWPn(-NCO)U分散体的表观特性和

144

高分子材料科学与工程

2019年

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,lasstransitiontemerature(Tg)strenthandflexibilit.TheTg,elasticmodulusandelonationatbreakgpgyg

/oilcontentandn(-OH)n(-NCO)valueontheproertiesofCWPUdisersionsandfilmswerestudied.pp

/TheresultsshowthattheDMPAcontentandn(-OH)n(-NCO)valuehavesinificanteffectsontheparg-

stableCWPUdisersionisobtainedwith5%ofDMPAcontentandthewaterabsortionisonl48.3%.ppy1/WhentheDMPAcontentis7%,0.83ofn(-OH)n(-NCO)valueleadstothetranslucentandbluishdis-ofCWPUfilmwith50%ofcastoroilcontentare41.6℃and65.33MPaand317.37%,resectivel.Allpy

,disersionsexhibitgoodstoraestabilitieswhicharemorethan6month.InthispaerthestableCWPUpgpandmechanicalroerties.pp

disersionswithlowhdrohilicgrouontentsareprearedandthefilmshaveexcellentwaterresistancepyppcp

:;;;;Kewordscastoroilwaterbornepolurethanefractionalsteethodstoraestabilitarticlesizedistriypmgypy-;;butionwaterresistancemechanicalroertiespp