聚氨酯(PU)材料性能优异,应用广泛,开发可生物降解的聚氨酯,对材料的可持续发展具有重要意义。通过接枝液体聚合物形成纳米尺度补给池赋予涂层持续抗污能力的方法(NP-GLIDE),虽能制备透明聚氨酯基防污涂层,但其所用的多元醇原料一般来源于石化产业,不可再生。本研究以生物质淀粉为多元醇,经乙酰化改性改善其溶解性后,结合多异氰酸酯交联剂、端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)功能组分,通过NP-GLIDE法制备了环境友好型透明聚氨酯功能防污涂层,在木器、金属、玻璃等多种基材表面具有广阔的应用前景。论文主要工作如下:1.乙酰化淀粉的制备及表征。以直链淀粉和乙酸酐为原料,以冰乙酸为溶剂、甲基磺酸为催化剂,通过酰化反应制备了乙酰化淀粉。考察了原料配比、反应时间对产物酰化度和溶解性的影响,并用IR、1H-NMR对产物进行了表征。结果表明:淀粉糖单元与乙酸酐的摩尔比为1:3,反应时间为24 h,制得乙酰化淀粉的酰化度为88.33%。2.透明聚氨酯涂层的制备及表征。以乙酰化淀粉和六亚甲基二异氰酸酯三聚体(HDIT)为原料,其中异氰酸酯基与羟基的摩尔比控制在1.2:1.0,在玻璃上制备了聚氨酯涂层,用紫外分光光度计在500 nm处测定了涂层的透光率。考察了溶剂种类、预反应时间和预反应溶液稀释比对涂层透光率的影响,并用IR跟踪了乙酰化淀粉和HDIT在预反应3h过程中游离-NCO量的变化趋势。结果表明:溶剂为混合溶剂(VDMF:MEK:DMC=1:2:6),预反应时间为3 h,稀释比例为1:3,所得涂层透光率达97%以上。3.聚氨酯功能涂层的制备及表征。以乙酰化淀粉为多元醇、HDIT为交联剂(n-NCO:-OH=1.2:1.0)、少量PDMS-OH为功能组分,制备了聚氨酯功能涂层。(1)考察了 PDMS-OH 加入量(0.5、1.0、2.0 和 3.0wt.%)对聚氨酯功能涂层(记为 PU-g-PDMS0.5、PU-g-PDMS1.0、PU-g-PDMS2.0、PU-g-PDMS3.0)的透光率、铅笔硬度、硅原子丰度及表面水接触角(WCA)和滑动角(WSA)的影响。结果表明:所有涂层透光率均超过97%,铅笔硬度等级达3H,且随PDMS-OH加入量的增加,涂层中硅原子的丰度升高,WCA值增大,但WSA和接触角滞后值(Δθ)减小。(2)分别表征了与PDMS相混溶液体(十六烷、四氢呋喃、十二烷、十烷)和不混溶液体(水、二碘甲烷、DMF、乙醇、甲醇)在聚氨酯功能涂层(PU-g-PDMS2.0)表面的接触角(CA)和滑动角(SA)。结果表明:随着测试液体的表面张力降低,CA值越来越低。与PDMS相混溶液体比不混溶液体的滑动角低。(3)分别用油墨(马克笔划迹)、水基污染物(水、牛奶、咖啡和墨水)和油基污染物(十六烷)对聚氨酯功能涂层表面的防污性能进行了表征。结果表明:马克笔在涂层表面划画后,油墨痕迹收缩,残留油墨面积随PDMS-OH的含量增加而减小,且墨迹容易擦拭而不留痕迹;水基和油基污染物从30°倾斜角的涂层表面能很快轻易滑落而不留痕迹。(4)在马口铁板上制备了聚氨酯功能涂层,并在NaCl溶液(1.0 wt.%)中将其与无涂层马口铁板的锈蚀现象进行了比较。无涂层马口铁表面存在明显的锈蚀,且锈蚀痕迹随着时间延长渐显,但在带聚氨酯功能涂层的马口铁表面未见锈蚀。(5)将聚氨酯功能涂层放入NaOH溶液(1.0 wt.%)中进行降解性能表征。随着降解时间延长,涂层失重率增大,扫描电镜观察涂层表面形貌发现,涂层的破损和裂缝渐显。