丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成與表征的中期報(bào)告

丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成與表征的中期報(bào)告中期報(bào)告一、前言目前，水性聚氨酯類材料在許多領(lǐng)域如涂料、膠黏劑、印刷油墨、家具、醫(yī)用制品等方面具有廣泛的應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的水性聚氨酯制備工藝中一般采用的是溶劑法或乳液法，并存在一些問題，如環(huán)境污染、操作難度和成本高等問題。因此，近年來，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注水性聚氨酯的綠色制備，并嘗試采用差向聚合法、原位乳化法、自由基聚合法等新的制備方法來制備水性聚氨酯。本研究旨在開發(fā)一種新的水性聚氨酯材料，并采用丙烯酸酯改性的方法來提高其性能。目前已經(jīng)完成了水性聚氨酯的初步制備和丙烯酸酯改性實(shí)驗(yàn)，并對其進(jìn)行了表征。本中期報(bào)告主要介紹了已完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和初步分析。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.制備水性聚氨酯基體材料。本實(shí)驗(yàn)采用DIY法制備水性聚氨酯基體材料。具體制備方法為：a.首先將1mol聚丙二醇（Mn=2000）和1mol的4,4'-二苯甲酸二異氰酸酯（MDI）在150ml聚乙二醇200（Mn=200）中反應(yīng)24h，形成前驅(qū)體1；b.將前驅(qū)體1加入含1mol三乙醇胺的聚乙二醇200中，反應(yīng)24h，形成水性聚氨酯。2.制備丙烯酸酯改性水性聚氨酯。本實(shí)驗(yàn)采用無溶劑自由基聚合法，將甲基丙烯酸甲酯（MAPTAC）作為改性劑加入到水性聚氨酯中，并在厭氧條件下進(jìn)行聚合。具體實(shí)驗(yàn)步驟為：a.將MAPTAC和過硫酸銨（APS）分別溶解在水中，得到濃度分別為0.5mol/L和0.025mol/L的溶液；b.將MAPTAC溶液加入到水性聚氨酯溶液中，控制反應(yīng)時間（60min），溫度（40℃）和厭氧條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)。3.表征水性聚氨酯材料的物化性能。使用FTIR光譜儀、DSC熱分析儀、UV–vis分光光度計(jì)等對制備的水性聚氨酯基體材料和丙烯酸酯改性水性聚氨酯進(jìn)行表征。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.水性聚氨酯基體材料的制備和表征根據(jù)DIY法，得到了水性聚氨酯基體材料，并使用FTIR光譜儀對其進(jìn)行了表征。結(jié)果如圖1所示。圖1.水性聚氨酯基體材料的FTIR光譜圖由圖1可見，水性聚氨酯基體材料典型的化學(xué)鍵主要有N–H、O–H、C–H、C=O、NCO等，表明制備的水性聚氨酯基體材料結(jié)構(gòu)完整，且符合預(yù)期。2.丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制備和表征采用無溶劑自由基聚合法，在厭氧條件下將MAPTAC納入水性聚氨酯基體材料中，制備得到了丙烯酸酯改性水性聚氨酯。使用UV–vis分光光度計(jì)對其進(jìn)行表征，結(jié)果如圖2所示。圖2.丙烯酸酯改性水性聚氨酯的UV–vis吸收光譜由圖2可見，丙烯酸酯改性水性聚氨酯存在一個最大吸收峰，且吸收強(qiáng)度比水性聚氨酯基體材料大，表明MAPTAC成功納入了水性聚氨酯基體材料中，并且改善了材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。3.DSC熱分析采用DSC儀器對制備的水性聚氨酯基體材料和丙烯酸酯改性水性聚氨酯進(jìn)行了熱分析。結(jié)果如圖3所示。圖3.熱分析曲線由圖3可見，水性聚氨酯基體材料和丙烯酸酯改性水性聚氨酯均存在一個典型的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg），表明改性過程不影響聚氨酯材料的熱穩(wěn)定性。四、結(jié)論和展望根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，成功制備了丙烯酸酯改性水性聚氨酯，并對其進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，MAPTAC成功納入水性聚氨酯基體材料中，改善了