天然生漆/萜烯基水性聚氨酯复合改性聚合物材料的制备与性能研究(摘要)

孙祥玲(1.中国林业科学研究院，北京100091;2.中国林业科学研究院 林产化学工业研究所，江苏 南京 210042)

本论文以天然生漆为原料，通过物理、化学改性等方法获得精制生漆、水基化生漆以及漆酚，并将其与萜烯基水性聚氨酯共混制备高性能聚合物材料。主要研究了共混体系的稳定性、流变性等溶液性质以及共混体系成膜物的微观形态、力学性能、热学性能，探讨了共混体系的成膜条件、机理以及复合聚合物结构、组成与性能关系。

1)天然生漆与萜烯基水性聚氨酯的共混改性及其成膜性能。天然生漆经精制后，与萜烯基水性聚氨酯共混并成膜。研究结果表明:精制天然生漆与水性聚氨酯共混体系的稳定性提高;在以萜烯基水性聚氨酯为基体树脂的共混体系中，生漆含量小于20%时，生漆与萜烯基水性聚氨酯具有较好的相容性，漆膜光滑致密，且随着生漆含量的增加，漆膜的热稳定性、光泽度、铅笔硬度、拉伸强度提高，耐水性增强;在以生漆为基体树脂的共混体系中，水性聚氨酯的加入缩短了生漆的成膜时间，使得漆膜的微观结构发生改变，光泽度提高;萜烯基水性聚氨酯对生漆漆膜具有增韧作用，使得漆膜的柔韧性、附着力及抗冲击强度明显提高。

2)水基化生漆与萜烯基水性聚氨酯共混改性及其成膜机理。采用复合乳化剂将天然生漆乳化成水包油型的稳定水基化生漆乳液(WRL)，将其与萜烯基水性聚氨酯按不同比例共混并成膜。研究结果表明:复合乳化剂聚氧乙烯辛基苯基醚(OP-10)/十二烷基硫酸钠(SDS)/聚乙烯醇(PVA)的乳化效果最好，最佳质量配比为7∶3∶10，乳化剂用量大于生漆质量的10% 时能够形成稳定的乳液，粒径较小(＜800 nm)且分布均匀;水基化生漆/萜烯基水性聚氨酯共混体系乳液具有较好的离心稳定性，黏度随着剪切速率的增大而迅速减小，呈现假塑性流体的性质;随水基化生漆含量的增加，共混体系漆膜的成膜时间延长、铅笔硬度提高、柔韧性和附着力下降;漆膜的拉伸强度和断裂伸长率均随温度和湿度的升高而降低。

温度对共混体系成膜时间的影响最为显著。漆膜表干主要是水分的蒸发及粒子聚结的物理过程。温度、湿度、固含量通过影响水分的蒸发速度对漆膜的表干时间产生影响。实干过程以化学交联成膜和漆酶的催化成膜为主。温度较低时，酶促成膜作用更加显著，高温成膜条件下，以化学反应成膜为主。实干后在70℃下加热5 h，异氰酸酯基与羟基及活泼氢全部反应，温度高于130℃时有利于生漆侧链中的不饱和双键氧化聚合，进一步交联成体型网络。

3)漆酚改性萜烯基水性聚氨酯的制备及其成膜性能。用乙醇法从生漆中提取漆酚(Ur)，以漆酚与环氧氯丙烷(ECH)反应合成漆酚基缩水甘油醚(UDE)。将漆酚基缩水甘油醚(UDE)与萜烯基环氧树脂(TME)进行亲水化、羟基化改性，合成了一系列漆酚改性萜烯基多元醇乳液，并将其与聚异氰酸酯(D80)交联制备了改性水性聚氨酯聚合物。结果表明:TME与UDE质量比影响漆酚改性萜烯基多元醇乳液的黏度、稳定性、羟值及粒径分布。当TME与UDE质量比为1∶1时，漆酚改性萜烯基多元醇乳液的性能最好;随UDE含量的增加，漆酚改性萜烯基水性聚氨酯的表面疏水性、耐水性及热稳定性提高，但漆膜的拉伸强度降低。增大TMP含量及n(—NCO)/n(—OH)，可以提高交联度，改善漆膜的耐水性，使得漆膜的玻璃化转变温度升高，拉伸强度增大。最适宜的TMP含量为12% ～14%，n(—NCO)/n(—OH)为1.2～1.4。

生漆;萜烯基水性聚氨酯;改性;复合材料;性能