【碩士】天然高分子改性水性聚氨酯的合成及性能研究

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　　【碩士】天然高分子改性水性聚氨酯的合成及性能研究　　授予學位：碩士　　學位授予單位：武漢理工大學　　學位年度：2011　　水性聚氨酯(WPU)是以水為分散介質(zhì)的二元膠態(tài)體系，不僅保留了傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯的一些優(yōu)良性能，如良好的耐磨性、柔順性、耐低溫性和耐疲勞性等，而且具有無毒、不易燃、無污染、節(jié)能、安全可靠等優(yōu)點，這使得水性聚氨酯己成功地應用在溶劑型聚氨酯所覆蓋的領(lǐng)域。近年來，隨著人們對淀粉、纖維素、甲殼素及大豆蛋白等天然高分子研究加深，發(fā)現(xiàn)用之來填充改性聚合物材料可以起到很好的增強效果。而且天然高分子資源豐富，成本低廉，并且可完全生物降解，避免了廢棄物的污染。因此，用天然高分子來改性水性聚氨酯，研究和制備性能更加優(yōu)異的新型水性聚氨酯復合材料具有重要的意義，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。本論文研究了水性聚氨酯的合成工藝，并通過直接物理共混，流延／蒸發(fā)成膜的方法制備了水性聚氨酯／甲殼素晶須，水性聚氨酯／淀粉納米晶，以及水性聚氨酯／豌豆分離蛋白復合材料，并對復合材料薄膜進行了表征和討論，重點集中在復合材料內(nèi)各組分間的相容性、形態(tài)及結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系等方面。研究表明，用甲殼素晶須、淀粉納米晶和豌豆分離蛋白改性過后的水性聚氨酯力學性能得到了明顯的提高，起到了很好的增強效果?！　? 本論文主要研究結(jié)果如下：1．通過流延成膜方法，成功制備了甲殼素晶須復合改性水性聚氨酯的新型復合材料。復合材料的強度和模量都同時得到了提高，并且斷裂伸長率保持在500％以上。當甲殼素晶須的含量為3 wt％時，復合材料具有最大的拉伸強度(20．8 MPa)，大約是WPU的1．8倍。當甲殼素晶須的含量增加到5 wt％時，復合材料具有最大的楊氏模量(9．6 MPa)，大約提高了220％；2．采用高含量的淀粉納米晶作為填料復合改性水性聚氨酯。復合材料的強度和模量都同時得到了提高，并且斷裂伸長率保持在300％以上。當?shù)矸奂{米晶的含量為10 wt％時，復合材料具有最大的拉伸強度(31．1 MPa)，大約比WPU增加了1．8倍。當?shù)矸奂{米晶的含量增加到30 wt％時，復合材料具有最大的楊氏模量(204．6 MPa)，大約提高了6720％。本工作拓展了淀粉納米晶改性WPU的工作，通過控制制備納米復合材料中淀粉納米晶的沉降，成功制各了一系列不同含量的WPU／StN納米復合材料，提高了淀粉納米晶的利用率；3．首次采用豌豆分離蛋白復合改性水性聚氨酯，并避免了傳統(tǒng)熱壓的方法來制備蛋白質(zhì)復合材料，直接用簡單的流延成膜的方法成功制備了一系列不同含量的WPU／PPI復合材料。當豌豆分離蛋白的含量為20 wt％時，復合材料具有最大的拉伸強度(23．7MPa)，大約比WPU增加了1．1倍。當豌豆分離蛋白的含量增加到40 wt％時，復合材料具有最大的楊氏模量(126．8 Mea)，大約提高了4130％，此時復合材料的斷裂伸長率仍然維持在300％左右?！　? 總之，本論文通過一種簡單的合成工藝，成功的用甲殼素晶須、淀粉納米晶和豌豆分離蛋白復合改性了水性聚氨酯，制得了三種力學性能優(yōu)良的生物可降解材料，并且研究了復合材料結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。此外，本論文不僅拓寬了水性聚氨酯的改性方法，而且拓展了天然高分子的應用，在工業(yè)、日用、農(nóng)業(yè)和環(huán)保領(lǐng)域中很有應用前景，符合國家目標和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，具有一定的實際應用價值?！　?

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