摘要
水性聚氨酯（WPU）凭借着绿色环保的优势近年来吸引了各界的目光，聚氨酯材料的应用也逐渐由传统的胶黏剂、涂料等领域转向生物、电子等高新领域，这无疑对于WPU材料的各方面性能提出了更高的要求。然而，水性聚氨酯材料目前主要存在以下不足：一方面，其结构中由于存在亲水基团，相对于溶剂型聚氨酯而言疏水性能较差，力学性能有待提升；另一方面，为满足各种产品的需求，需要赋予WPU功能性。因此，制备高强度高韧性自愈合水性聚氨酯弹性体能够改变水性聚氨酯的劣势，扩大其应用前景。 论文第一部分采用准聚轮烷（PPR）对WPU进行改性研究。论文中探究了共聚、共混两种改性方式对于水性聚氨酯力学性能，表面性质及热稳定性能的影响。与共混制得的弹性体相比，通过共聚方式制得的水性聚氨酯韧性可达142MJ/m3，接触角可达105°，表明用此方式改性WPU能够提升其力学性能及疏水性能。探究了不同PPR含量对于共聚改性水性聚氨酯性能的影响。当PPR质量分数为5wt%及以上时，从弹性体断面形貌图中可见明显团聚的现象，对弹性体性能产生不利影响。此外，PPR中的主客体相互作用及氢键相互作用赋予了水性聚氨酯良好的自愈合性能。 论文第二部分使用单宁（TA）与PPR协同作用，制备水性聚氨酯自愈合弹性体。通过引入氢键及配位键，在保持水性聚氨酯良好的力学性能和疏水能力的同时，提高自愈合能力。探究了单宁对水性聚氨酯的力学性能，表面性质及自愈合性能的影响。红外结果表明，单宁中丰富的羟基可增强聚氨酯体系中的氢键相互作用。在水性聚氨酯中引入单宁并使其与Fe3+配位后，拉伸强度由38MPa提升至46MPa，表面性质变化较小。自愈合测试表明，单宁改性水性聚氨酯在100℃愈合36h后，与未改性前相比，其自愈合效率由56%提升至90%，Fe3+与单宁配位进一步促进了愈合能力的提升，其自愈合效率可提升至95wt%以上。 本文对准聚轮烷改性水性聚氨酯进行了较系统的研究，对水性聚氨酯在更广泛领域的应用具有理论和现实意义。
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