天然生漆/萜烯基水性聚氨酯復合改性聚合物材料的制備與性能研究(摘要)

孫祥玲(1.中國林業科學研究院，北京100091;2.中國林業科學研究院 林產化學工業研究所，江蘇 南京 210042)

本論文以天然生漆為原料，通過物理、化學改性等方法獲得精制生漆、水基化生漆以及漆酚，并將其與萜烯基水性聚氨酯共混制備高性能聚合物材料。主要研究了共混體系的穩定性、流變性等溶液性質以及共混體系成膜物的微觀形態、力學性能、熱學性能，探討了共混體系的成膜條件、機理以及復合聚合物結構、組成與性能關系。

1)天然生漆與萜烯基水性聚氨酯的共混改性及其成膜性能。天然生漆經精制后，與萜烯基水性聚氨酯共混并成膜。研究結果表明:精制天然生漆與水性聚氨酯共混體系的穩定性提高;在以萜烯基水性聚氨酯為基體樹脂的共混體系中，生漆含量小于20%時，生漆與萜烯基水性聚氨酯具有較好的相容性，漆膜光滑致密，且隨著生漆含量的增加，漆膜的熱穩定性、光澤度、鉛筆硬度、拉伸強度提高，耐水性增強;在以生漆為基體樹脂的共混體系中，水性聚氨酯的加入縮短了生漆的成膜時間，使得漆膜的微觀結構發生改變，光澤度提高;萜烯基水性聚氨酯對生漆漆膜具有增韌作用，使得漆膜的柔韌性、附著力及抗沖擊強度明顯提高。

2)水基化生漆與萜烯基水性聚氨酯共混改性及其成膜機理。采用復合乳化劑將天然生漆乳化成水包油型的穩定水基化生漆乳液(WRL)，將其與萜烯基水性聚氨酯按不同比例共混并成膜。研究結果表明:復合乳化劑聚氧乙烯辛基苯基醚(OP-10)/十二烷基硫酸鈉(SDS)/聚乙烯醇(PVA)的乳化效果最好，最佳質量配比為7∶3∶10，乳化劑用量大于生漆質量的10% 時能夠形成穩定的乳液，粒徑較小(＜800 nm)且分布均勻;水基化生漆/萜烯基水性聚氨酯共混體系乳液具有較好的離心穩定性，黏度隨著剪切速率的增大而迅速減小，呈現假塑性流體的性質;隨水基化生漆含量的增加，共混體系漆膜的成膜時間延長、鉛筆硬度提高、柔韌性和附著力下降;漆膜的拉伸強度和斷裂伸長率均隨溫度和濕度的升高而降低。

溫度對共混體系成膜時間的影響最為顯著。漆膜表干主要是水分的蒸發及粒子聚結的物理過程。溫度、濕度、固含量通過影響水分的蒸發速度對漆膜的表干時間產生影響。實干過程以化學交聯成膜和漆酶的催化成膜為主。溫度較低時，酶促成膜作用更加顯著，高溫成膜條件下，以化學反應成膜為主。實干后在70℃下加熱5 h，異氰酸酯基與羥基及活潑氫全部反應，溫度高于130℃時有利于生漆側鏈中的不飽和雙鍵氧化聚合，進一步交聯成體型網絡。

3)漆酚改性萜烯基水性聚氨酯的制備及其成膜性能。用乙醇法從生漆中提取漆酚(Ur)，以漆酚與環氧氯丙烷(ECH)反應合成漆酚基縮水甘油醚(UDE)。將漆酚基縮水甘油醚(UDE)與萜烯基環氧樹脂(TME)進行親水化、羥基化改性，合成了一系列漆酚改性萜烯基多元醇乳液，并將其與聚異氰酸酯(D80)交聯制備了改性水性聚氨酯聚合物。結果表明:TME與UDE質量比影響漆酚改性萜烯基多元醇乳液的黏度、穩定性、羥值及粒徑分布。當TME與UDE質量比為1∶1時，漆酚改性萜烯基多元醇乳液的性能最好;隨UDE含量的增加，漆酚改性萜烯基水性聚氨酯的表面疏水性、耐水性及熱穩定性提高，但漆膜的拉伸強度降低。增大TMP含量及n(—NCO)/n(—OH)，可以提高交聯度，改善漆膜的耐水性，使得漆膜的玻璃化轉變溫度升高，拉伸強度增大。最適宜的TMP含量為12% ～14%，n(—NCO)/n(—OH)為1.2～1.4。

生漆;萜烯基水性聚氨酯;改性;復合材料;性能