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水性聚氨酯(WPU)胶黏剂因其具有极低VOCs排放量以及优异的性能得到社会各界广泛的关注,是胶黏剂领域最受欢迎的环境友好型产品之一。目前市场上广泛使用的羧酸型WPU存在稳定性不佳、使用过程中对pH值敏感性强、耐水性及初粘性差等缺点,限制了其更大规模的应用。针对上述问题,本文首先采用磺酸型聚酯二元醇对WPU进行改性。使用一种市售的磺酸型聚酯二元醇BY3301为原料,部分取代制备传统羧酸型WPU常用的亲水扩链剂二羟甲基丁酸(DMBA),将磺酸盐基团以侧基的形式引入到聚氨酯分子中的软段上,制备了一种磺酸盐/羧酸盐复合阴离子型WPU胶黏剂;并使用高结晶能力的聚酯二元醇PBAD,来提高聚氨酯分子软段的结晶能力,以改善聚氨酯胶膜的耐水性、粘接性能等;然后进一步使用纳米硅溶胶对WPU进行改性,以增强其耐水性和粘接能力。论文系统研究了磺酸盐用量,以及WPU分子链段的结晶性和纳米二氧化硅溶胶对胶膜性能的影响规律。本文主要工作内容如下:(1)采用一种市售的接枝磺酸钠的水溶性聚酯二元醇BY3301,以不同比例替代羧酸型亲水扩链剂DMBA,将磺酸盐引入到PU分子链的软段上,同时优化工艺,制备了一系列磺酸盐/羧酸盐复合型阴离子WPU。使用FT-IR、TEM、纳米粒径分析仪、稳定性分析仪等手段表征了磺酸盐/羧酸盐复合型WPU的结构、乳胶粒子的形态、粒径大小及分布,研究了磺酸基团及其用量对WPU乳液稳定性的影响规律。结果表明,磺酸盐/羧酸盐复合型WPU乳胶粒子具有更规则光滑的球形形貌和更大的粒径。在保持离子基团总量(BY3301的磺酸钠基团和DMBA中和过的羧酸基团的离子当量)不变的情况下,随着BY3301用量的增加,其制备的复合型WPU具有更高的Zeta电位,更宽的耐酸碱范围,同时还表现出更好的高温稳定性和冻融稳定性。(2)采用高结晶度的聚酯二元醇PBAD、接枝磺酸钠的聚酯二元醇BY3301为软段,二异氰酸酯IPDI和HDI、扩链剂DMBA和EDA为硬段合成了结晶型WPU。研究了 WPU的合成过程,PBAD分子量,R值,HDI/IPDI质量比等因素对乳液结晶性能的影响,及其对胶膜耐水性、力学性能、粘接性能等的影响。结果表明,在合成WPU的多步过程中,软段的结晶度逐渐降低。对比磺酸/羧酸复合型WPU和羧酸型WPU,复合型WPU的结晶度更高。聚氨酯分子软段结晶性的提高,可以显著地提高水性聚氨酯的耐水性和粘接性能。当软段采用 PBAD3000 和 BY3301,预聚时 R(n(-NCO)/n(-OH))值为1.6,HDI/IPDI质量比为1/2时,制备得到的WPU胶膜的耐水性、拉伸强度以及剥离强度等综合性能最佳。(3)在WPU乳液中加入纳米Si02溶胶,合成了纳米SiO2/WPU杂化乳液,对其耐水性、拉伸强度及胶膜断面形貌、剥离强度进行了表征。结果表明,适量纳米SiO2溶胶的引入,可以提高WPU胶膜的交联度,增加膜的致密性,从而改善水性聚氨酯的耐水性和力学性能。当其加入量为5 wt%时,胶膜的综合性能最佳。此时胶膜吸水率降低至4.4%,拉伸强度达到32.0 Mpa,断裂伸长率为658%,弹性模量为320 Mpa,对PVC基材的初期和最终剥离强度测试均表现为基材破坏。