1、摘 要聚氨酯(PU)材料具有优异的综合性能，但溶剂型体系的高VOC（挥发性有机化合物）含量不符合世界各国对环保的日益重视和环保法规的日益严格苛刻的要求。水性聚氨酯应运而生，并得到迅猛发展，正逐步取代高污染（高 VOC）的溶剂型聚氨酯产品。水性 PU 以水为分散介质，它不仅具有溶剂型聚氨酯的耐低温、柔韧性好、粘接强度大的优良性能，而且具有不燃、气味小、不污染环境等溶剂型聚氨酯所不具备的优点，因此倍受国内外研究人员的重视。但水性 PU 的耐水性、耐溶剂性、耐化学性等性能均不及溶剂型。PU 乳液在稳定性、自增稠性、固含量、应用范围、膜保光性等方面也有一些不足的地方，机械强度不及丙烯酸树脂，且成本较高
2、。聚丙烯酸酯（PA）乳液具有较好的耐水性、物理机械性能和耐候性能，存在热粘冷脆、不耐溶剂、韧性、耐磨性、耐候性较差等缺点。根据 PU 和 PA 两种聚合物各自的性能，将两者科学地杂合，可以弥补单一聚氨酯水分散体自增稠性差、含固量低，乳胶膜的耐水性差，光泽性较差和单一丙烯酸水分散体热粘冷脆，柔韧性差，不耐溶剂的缺点，其制品兼有高硬度和高柔韧性，抗湿应力良好，耐水解和耐候性得到大幅度提高。本论文以聚四氢呋喃（PTMEG） ，异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）,二羟甲基丙酸 (DMPA)亲水扩链剂，扩链剂乙二胺，中和剂三乙胺，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯等为主要原料，采用预聚体分散法以不同配方合成了一系列
3、的水性 PUA 分散体，并对其性能和产品的应用进行了研究。本实验不用乳化剂(乳化剂残留对合成乳液的涂膜性能产生不利影响) ，成功合成水性 PUA 分散体。简要过程为：首先在丙烯酸单体存在下制备由NCO 封端的高分子预聚体 ,并使用少量 HPA 封端。预聚体残留 NCO-达到理论终点后，用三乙胺中和，使预聚体离子化。离子化的预聚体在强剪切力作用下分散于水后，迅速加入扩链剂乙二胺的水溶液，在水中扩链，待稳定后升温自由基反应，使丙烯酸酯单体聚合，使整个体系分子量进一步提高。通过均匀实验和一系列单因素平行实验对水性聚氨酯分散体合成工艺进行了考察，研究了异氰酸酯指数 R(NCO/OH)、PA 和 PU的
4、比例、预聚体的二羟甲基丙酸（DMPA）的用量、扩链剂 乙二胺（EDA）用量、体系的固体成份含量、中和度、预聚体反应时间、预聚体反应温度等因素与乳液储存稳定性、乳液的粘度等水性聚氨酯分散体的性质之间的关系。利用现代分析检测手段诸如红外、DSC 手段对不同体系的产品分别进行了表征，对比显示了各自体系的结构特征和性能之间的关系。同时探讨了制备工艺条件的控制及影响性能的各种因素，得到了一些有益的结论。关键词 聚氨酯，聚丙烯酸酯，水性，杂合体ABSTRACTAlthough the polyurethane(PU) material is of many excellent multipurpose p
5、roperties, solvent-borne PU will not be in accord with developing trends of polyurethane for its high VOC, which is that countries all over the world increase and pay more attention to the rigid environmental law for protection, pollution laws are becoming stricter. The water-borne PU has emerged as
6、 the times required and has been developed quickly in the recent years. As a result, the polyurethane resin industry has made revolutionary progress in recent years by using low-polluting aqueous polyurethane resins instead of high-polluting, solvent-borne polyurethane resins.Aqueous polyurethane wa
7、s dispersed in water media，which has not only excellent properties of solvent-borne polyurethane with low temperature resistance，great adhesion，as well as outstanding toughness combined with good flexibility，but also advantages of incombustibility, low odor and environmental friendliness that solven
8、t-borne adhesive has not. Therefore，emphasis on it was paid by researchers home and aboard. But water-borne PU resistance of water, solvent and chemicals can not compare with solvent-borne PU. PU dispersion has some shortage as stability, solid content, application etc. Its mechanical properties was
9、 not good as polyacrylate. And cost was very large. Polyacrylate have good water-resistance and mechanical properties, And shortage of solvent-resistance, mill-resistance, flexibility, resistance of high temperature and low temperature. According to properties of polyurethane and polyacrylate, hybri
10、dize two polymers. It can improve solid content, water-resistance, luster of polyurethane and flexibility, solvent-resistance, resistance of high temperature and low temperature of polyacrylate. Its product has high hardness, flexibility, water-resistance and weather-resistance etc.In this paper, a
11、aqueous polyurethane-acrylate dispersion were synthesized by prepolymer-dispersion-method with polytetramethylene golycol(PTMEG), isophorone diisocyanate（ IPDI）, hydrophilic chain-extender of dimethyol propionic acid(DMPA), neutralizing the prepolymer with a tertiary amine (TEA)to ionize the hydroph
12、ilic group, chain-extender of ethylene diamine(EDA) , methyl methacrylate and butyl acrylate etc. and its properties were studied carefully.In this paper, there is no emusifier to use, and aqueous polyurethane-acrylate dispersions was synthesized successfully. Here is the simple process: Polyols are
13、 reacted with IPDI to get NCO-terminated prepolymer at existence of acrylate monomers, and then prepolymer is terminated with little amount of HPA. After the value of NCO- has reached the theoretical final point, the prepolymer obtained are neutralized with a triethyl amine to ionize the hydrophilic
14、 group and the pre-polymer neutralized are together dispersed in water. Wherein the prepolymer was dispersed in water. Adding chain-extender of ethylene diamine. When the dispersion was stabilized, raise the temperature to initiate the free radical reaction of acrylate. The polymer raise the molecul
15、ar weight respectively. The synthesis technics was researched with uniform method and a series of single-factor-experiment tests. The factors were considered, such as isocyanate index, the weight ratio of polyacrylate to polyurethane, the dosage of DMPA , HPA and extender agent, the extent of neutra
16、lization, reaction time and temperature and the sequence in which the stuff was added. The relationship between the factors above and the samples properties such as stability and viscosity was researched. FT-IR, DSC, Particle size, and etc, characterized the chemical structure and properties of aque
17、ous polyurethane-acrylate dispersion. Furthermore, the synthetic methods and properties of aqueous polyurethane dispersion were discussed in detail.KEYWORDS polyurethane, polyacrylate, aqueous, hybrid毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人
18、或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所
19、呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者
20、签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订
21、及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日
