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水性聚氨酯作为一种多功能环境友好型高分子材料,广泛受到重视,但由于水的蒸发热比明显高于常用的有机溶剂,挥发速度慢,干燥时间长,难以满足现代生产线高效率的要求。因此,高固含量水性聚氨酯的制备已成为该领域研究的热点之一。目前对阴离子高固含量聚氨酯研究报道相对较多,而阳离子高固含量水性聚氨酯鲜有报道。本文创新使用新的软硬段理论,通过向聚氨酯软段中引入长链烷基胺聚氧乙烯醚(PAE)阳离子亲水结构,合成了一系列高固含量、性能优异的水性聚氨酯,重点研究了PAE结构与用量等对固含量大小、乳液及其胶膜性能的影响。并拓展研究了相同合成条件下,香豆素封端的荧光型聚氨酯的性能以及空间位阻、温度、溶剂效应等对其荧光性能的影响。通过红外(FTIR)、粒径、拉伸力学、热重分析(TGA)、吸水率及接触角等测试对乳液及胶膜进行分析。研究发现,在聚氨酯主链中引入PAE使其热稳定性有明显提升;同时在配料为:PAE环氧乙烷(EO)数目为10,n(PAE):n(PNGA)=1:9和n(NCO)/n(OH)=1.2条件下,合成的阳离子水性聚氨酯固含量最高可达51.28%,且体系显良好双峰粒径分布趋势。其中,聚氨酯乳液胶膜与水的接触角以及其吸水率随着PAE中EO数目和n(PAE):n(PNGA)比的增加,水对胶膜的润湿能力逐步提高,吸水率明显增强;随着PEA分子中环氧乙烷(EO)数目和用量的增加,制备的CWPU的粒径变小、流动性变差、黏度增大、亲水性增强,且因(-CH2-CH2-O-)n可以进入乳胶粒子的表面,使得乳液具有优异的分散和稳定性能。当n(PAE-1210):n(PNGA)的比例增大,胶膜的断裂伸长率有较大提升,拉伸强度略有下降;但随着EO数目的增多,胶膜的断裂伸长率和拉伸强度变化不明显。为了进一步探索制备的CWPU的在特种领域的应用前景,并拓展研究了相同合成条件下,香豆素封端的聚氨酯的性能以及空间位阻、温度、溶剂效应等对其荧光性能的影响。实验通过用荧光性香豆素衍生物7-氨基-4-三氟甲基香豆素(AFC)对聚氨酯分子链进行封端处理,将荧光性物质通过共价键引入到聚氨酯链上,制备了具有长期贮存稳定性的荧光型高固含量阳离子水性聚氨酯(CWPU-AFC)。CWPU-AFC的结构通过FTIR和UV证实。乳液的粒径和相对分子质量通过马尔文粒度分析仪和GPC测定,分析得CWPU-AFC乳液的粒径为112.3nm,其相对分子质量(Mn)为2.2×104,分布系数(Mw/Mn)为2.2;对CWPU-AFC乳液进行荧光光谱测试,分析结果表明,制备的CWPU-AFC的荧光强度主要受“结构荧光猝灭”影响而不是“浓度荧光猝灭”影响;同AFC相比,CWPU-AFC的紫外最大吸收峰红移了5nm,荧光最大发生峰红移了8nm;随着温度的升高,CWPU-AFC和AFC的荧光强度均而降低;相同条件下,CWPU-AFC的荧光强度与AFC相比均有明显增强,并且随着AFC分子中苯并吡喃环刚性结构的引入,胶膜的热稳定性明显提高。