松香结构的引入对水性聚氨酯性能影响的研究

松香是我国特色的林业生物质资源，我国是世界最大的松香生产国和出口国。水性聚氨酯具有无毒、不易燃烧、环境友好、使用方便等优点，越来越引起人们的重视。本项目利用加成、酯化及加成聚合等化学反应，将松香的稠合多脂环刚性结构，引入到水性聚氨酯分子的主链中，提高其硬度、光泽、耐热性及耐水性等性能；利用乳液聚合技术，将松香水性聚氨酯与丙烯酸酯、环氧树脂等进行乳液聚合，制备综合性能优良的松香改性水性聚氨酯复合乳液。利用透射电镜（TEM）、激光粒径分布仪研究乳液的微观结构及粒径分布；利用红外光谱（FT-IR）、X 射线衍射（XRD）、扫描电微（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征固化漆膜的官能团、结晶程度和表面微观结构。探讨松香结构的引入对水性聚氨酯硬度、光泽、耐热性、耐水性、拉伸强度及断裂伸长率等性能的影响；研究乳液的固化行为及反应动力学；探讨复合改性机理，为松香在水性聚氨酯领域的推广应用提供理论基础。

水性聚氨酯具有无毒、不易燃烧、环境友好、操作方便等优点，已受到人们的广泛重视。松香为我国特色的林业生物质资源，我国是世界最大的松香生产国和出口国。由于松香树脂分子结构中既有能与烃类良好相容的氢化菲核稠合多脂环刚性结构，又有极性的羧基及不饱和双键，这就为利用松香代替石油产品合成高分子新材料提供了基础。本项目利用加成、酯化及加成聚合等化学反应，将松香的稠合多脂环刚性结构，引入到水性聚氨酯高分子主链中，制备了松香基水性聚氨酯；利用丙烯酸酯、环氧树脂及纳米纤维素对松香水性聚氨酯进行复合改性，制备了松香水性聚氨酯复合乳液。利用透射电镜（TEM）、激光粒径分布仪研究了乳液的微观结构及粒径分布；利用红外光谱（FT-IR）、X 射线衍射（XRD）、扫描电微（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征了固化漆膜的官能团、结晶程度和表面微观结构，并对松香水性聚氨酯的反应动力学进行了初步探讨。研究结果表明：松香稠合多脂环结构的引入，明显增加了水性聚氨酯的硬度、光泽、耐热性和耐水性等性能；复合改性能显著改进松香水性聚氨酯的部分性能。经丙烯酸丁酯改性的产品漆膜的拉伸强度、摆杆硬度、镜面光泽、耐水性、耐碱性、耐醇性和低温柔韧性均有不同程度的提高。经环氧树脂改性后的漆膜的硬度、力学性能、耐水性、耐热性以及耐化学溶剂性都有了明显的改善。纳米纤维素可提高复合材料的拉伸强度、弹性模量及耐热性。本研究为松香在水性聚氨酯领域的推广应用提供理论基础，同时也为我国丰富天然松香资源的深加工利用探索一条新途径。