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水性聚氨酯（简称WPU）以水为分散介质，与溶剂型聚氨酯相比，具有难燃、气味小、无毒、不污染环境、节约能源等优点，克服了溶剂型PU的诸多不足，然而由于水性聚氨酯难以同时拥有优异的耐水性和较高的乳液稳定性和固含量，大多数水性聚氨酯的研究还停留在实验室研究阶段。因此，进一步研究各种改性方法的作用机理，并将这些改性方法有效的复合起来，协调水性聚氨酯各方面性能，这是改善水性聚氨酯涂膜耐水性，并进一步使水性聚氨酯走向工业化、实用化的主要道路。
本文采用天然的蓖麻油、聚醚（N-210，Me=1000）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、二乙烯三胺、环氧氯丙烷、马来酸酐为主要原料，通过丙酮法制得了稳定的多重交联水性聚氨酯乳液（WPU），并对乳液性能进行了测试和分析，对预聚反应动力学进行了研究。最终取得了如下结果与结论：
1）制备出了一种新型水性聚氨酯乳液，其粘度为569 mPa·s，储存稳定性超过六个月，所成涂膜吸水率为7．8％，硬度为3H，用NaOH中和时起始分解温度在92℃以上，存在两个玻璃化温度。红外光谱分析表明确实制备出了阴离子型水性聚氨酯乳液。本论文设计的这种多重交联水性聚氨酯乳液达到了预期的要求。
（2）在同TDI反应时蓖麻油用过多会使乳液透光率下降，稳定性变差。蓖麻油和聚醚在等质量参与同TDI的反应时，所得乳液和涂膜综合性能最好。预聚反应时，TDI应先与将处理过的聚醚与蓖麻油混合物反应2h，之后再与扩链剂EG反应2h。而在本体系中NCO/OH之比为1．3，二乙烯三胺的用量为7．5％，亲水单体采用ECP+MAH且用量为12％乳液稳定性相对较好，ECP/MAH的质量比为1，中和剂采用NaOH为宜，中和度为100％。
（3）通过分步加料反应的方法分别确定TDI与聚醚N-210、TDI与蓖麻油、TDI与EG反应均为二级反应；求出了TDI与聚醚N-210、TDI与蓖麻油、TDI与EG在75℃的反应速率常数分别为1．874×10-3L·mol-1·s-1、1．00×10-3L·mol-1·s-1、1．5834×10-2L·mol-1·s-1，反应活化能分别为30．68kJ·mol-1、48．31kJ·mol-1及46．32kJ·mol-1。由三种多元醇与TDI的反应速率常数可知，聚醚和蓖麻油的反应速率常数相差不大，而EG的反应速率常数是蓖麻油的十几倍。因此，在将三者同时投料并与甲苯二异氰酸酯发生反应，则EG必然优先反应，这就导致分子链内软硬链段分布极不平衡，并且难以反应完全。而蓖麻油和聚醚N-210与蓖麻油两者则可以混合后同时跟TDI反应。