随着科学的进步和发展,环保意识在人们的心里日益增强,水性聚氨酯(WPU)逐渐地代替传统的以有机溶剂为分散介质的溶剂型聚氨酯(PU)进入人们的视线。WPU使用水代替溶剂型聚氨酯(PU)中的有机溶剂作为分散介质,在保持了原有的优良性质的基础上还使其具有环境友好、低成本、无毒、不易燃等优点。向WPU中引入水性聚丙烯酸酯(WPA)对其进行复合改性,可以形成兼具两种树脂优点的聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)。紫外光(UV)固化涂料是一种新型绿色环保涂料,因其挥发小、污染少、固化速度快、材料消耗少等优点成为了人们研究的热点,具有很大的发展前景。腐殖酸(HA)是一种天然的有机高分子物质,在地球上储存量非常大,广泛存在于河流、湖泊、海洋以及土壤当中。腐殖酸中含有大量的含氧官能团例如羰基、羧基、羟基等等,因为这些含氧官能团的存在使得腐殖酸具有亲水性、酸性、络合作用、吸附分散作用、界面活性以及阳离子交换能力,因此在农业林业、分析化学、环境保护、电池工业、医药化学、石油钻探等领域腐殖酸类物质都具有比较广泛的应用。本文主要用自提取的腐殖酸对水性聚氨酯进行改性,主要工作分为以下五个体系:(1)第一个体系先对煤进行硝酸预氧化的预处理,再通过碱溶酸析法提取出腐殖酸HA。以聚醚多元醇NJ-220、亲水性单体二羟甲基丙酸DMPA、异氰酸酯IPDI为基本合成的原料,以煤中提取的腐殖酸HA为改性剂,三乙胺TEA和乙二胺分别为中和剂与扩链剂,合成了不同含量腐殖酸改性的水性聚氨酯(HA-WPU)。研究了乳液的表面张力、表观粘度等物理性能以及胶膜的力学性能、耐水性和热稳定性。当HA含量不超过0.08wt%,乳液都具有良好的物理性质和贮存稳定性,当HA含量为0.06wt%时,膜的力学性能与耐水性达到最佳,膜的热稳定性也得到了一定的提升。结果表明,煤中提取的腐殖酸能够有效地改性水性聚氨酯,提升聚氨酯膜的性能,加上煤中腐殖酸的提取操作简单方便、成本较低,因此具有一定的应用前景。(2)第二个体系继续以腐殖酸HA为改性剂,在第一个体系的基础上以芳香族异氰酸酯TDI替代脂肪族异氰酸酯IPDI为原料合成腐殖酸改性TDI型水性聚氨酯。优化了TDI型水性聚氨酯的配方,当R值比为2.3、DMPA含量为8%时,制备出的水性聚氨酯成膜性良好;研究了乳液的表面张力、表观粘度等物理性能以及胶膜的力学性能、耐水性和热稳定性。当HA含量不超过0.08wt%时,乳液具有良好的物理性质与贮存稳定性,当HA含量为0.04wt%时,胶膜的力学性能与耐水性达到最佳。与IPDI型水性聚氨酯相比,TDI型膜力学性能有所提升,乳液的物理性质变差,膜的耐水性变差。(3)第三个体系是以第一体系的最佳HA含量0.06wt%,IPDI为异氰酸酯,混合聚醚多元醇NJ-220和NJ-330,改变两种聚醚多元醇的比例,制备了一系列腐殖酸改性水性聚氨酯,重点研究了不同比例的两种聚醚多元醇对膜的力学性能和耐水性的影响。当NJ-220:NJ-330=3:7时,胶膜的力学性能与耐水性达到最佳,相比单用NJ-220或NJ-330性能更佳。(4)第四个体系以HA作为改性剂,IPDI为异氰酸酯,改用甲基丙烯酸羟乙酯HEMA进行封端,与活性稀释剂丙烯酸正丁酯BA和三缩丙二醇二丙烯酸酯TPGDA进行混合,加入光引发剂1173进行紫外光固化,制备腐殖酸改性紫外光固化水性聚氨酯-丙烯酸酯(UV-HA-WPUA)。研究了乳液的物理性质以及胶膜的断裂面形貌、力学性能、耐水性和热稳定性。当HA含量为0.04wt%,胶膜的力学性能与耐水性达到最佳,耐水性和热稳定性相比未使用紫外光固化的体系得到了明显的提升。结果表明,煤中腐殖酸可以提高紫外光固化水性聚氨酯的性能,在紫外光固化水性聚氨酯涂料领域有较好的应用前景。(5)第五体系以HA和SiO2对紫外光固化水性聚氨酯-丙烯酸酯进行双重改性,HA含量为上一体系最佳含量0.04wt%,用正硅酸四乙酯TEOS水解得到的SiO2溶胶,再通过硅烷偶联剂KH-560对腐殖酸改性紫外光固化水性聚氨酯-丙烯酸酯进行二重改性。研究了乳液的物理性质以及胶膜的断裂面形貌、力学性能、耐水性和热稳定性。当TEOS加入量为0.3wt%时,改性膜达到最佳的力学性能和耐水性,热稳定性也有所提升,在紫外光固化水性聚氨酯涂料领域有较好的应用前景。