丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成与表征的中期报告

丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成与表征的中期报告中期报告一、前言目前，水性聚氨酯类材料在许多领域如涂料、胶黏剂、印刷油墨、家具、医用制品等方面具有广泛的应用。然而，传统的水性聚氨酯制备工艺中一般采用的是溶剂法或乳液法，并存在一些问题，如环境污染、操作难度和成本高等问题。因此，近年来，越来越多的学者开始关注水性聚氨酯的绿色制备，并尝试采用差向聚合法、原位乳化法、自由基聚合法等新的制备方法来制备水性聚氨酯。本研究旨在开发一种新的水性聚氨酯材料，并采用丙烯酸酯改性的方法来提高其性能。目前已经完成了水性聚氨酯的初步制备和丙烯酸酯改性实验，并对其进行了表征。本中期报告主要介绍了已完成的实验内容、实验结果和初步分析。二、实验内容1.制备水性聚氨酯基体材料。本实验采用DIY法制备水性聚氨酯基体材料。具体制备方法为：a.首先将1mol聚丙二醇（Mn=2000）和1mol的4,4'-二苯甲酸二异氰酸酯（MDI）在150ml聚乙二醇200（Mn=200）中反应24h，形成前驱体1；b.将前驱体1加入含1mol三乙醇胺的聚乙二醇200中，反应24h，形成水性聚氨酯。2.制备丙烯酸酯改性水性聚氨酯。本实验采用无溶剂自由基聚合法，将甲基丙烯酸甲酯（MAPTAC）作为改性剂加入到水性聚氨酯中，并在厌氧条件下进行聚合。具体实验步骤为：a.将MAPTAC和过硫酸铵（APS）分别溶解在水中，得到浓度分别为0.5mol/L和0.025mol/L的溶液；b.将MAPTAC溶液加入到水性聚氨酯溶液中，控制反应时间（60min），温度（40℃）和厌氧条件下进行聚合反应。3.表征水性聚氨酯材料的物化性能。使用FTIR光谱仪、DSC热分析仪、UV–vis分光光度计等对制备的水性聚氨酯基体材料和丙烯酸酯改性水性聚氨酯进行表征。三、实验结果1.水性聚氨酯基体材料的制备和表征根据DIY法，得到了水性聚氨酯基体材料，并使用FTIR光谱仪对其进行了表征。结果如图1所示。图1.水性聚氨酯基体材料的FTIR光谱图由图1可见，水性聚氨酯基体材料典型的化学键主要有N–H、O–H、C–H、C=O、NCO等，表明制备的水性聚氨酯基体材料结构完整，且符合预期。2.丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备和表征采用无溶剂自由基聚合法，在厌氧条件下将MAPTAC纳入水性聚氨酯基体材料中，制备得到了丙烯酸酯改性水性聚氨酯。使用UV–vis分光光度计对其进行表征，结果如图2所示。图2.丙烯酸酯改性水性聚氨酯的UV–vis吸收光谱由图2可见，丙烯酸酯改性水性聚氨酯存在一个最大吸收峰，且吸收强度比水性聚氨酯基体材料大，表明MAPTAC成功纳入了水性聚氨酯基体材料中，并且改善了材料的结构和性质。3.DSC热分析采用DSC仪器对制备的水性聚氨酯基体材料和丙烯酸酯改性水性聚氨酯进行了热分析。结果如图3所示。图3.热分析曲线由图3可见，水性聚氨酯基体材料和丙烯酸酯改性水性聚氨酯均存在一个典型的玻璃化转变温度（Tg），表明改性过程不影响聚氨酯材料的热稳定性。四、结论和展望根据实验结果，成功制备了丙烯酸酯改性水性聚氨酯，并对其进行了表征。结果表明，MAPTAC成功纳入水性聚氨酯基体材料中，改善了