含有磺酸和羧酸基团的水性聚氨酯的研究

以聚氧化丙烯二醇(N210)和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,通过逐步加聚反应,合成了聚氨酯预聚体;再以羧酸型亲水扩链剂二羟甲基丙酸(DMPA)和自制的磺酸型亲水扩链剂1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA),通过扩链反应,制备了兼有磺酸盐和羧酸盐的水性聚氨酯乳液,烘干制胶膜,并对胶膜进行了红外光谱的表征以及耐水性能和力学性能的测试和分析;测定了乳液的固含量,重点研究了R值,亲水基团含量(DMPA和DHPA在预聚体中的百分含量)和DHPA在亲水基团中的含量对胶膜力学性能的影响。研究结果表明,通过逐步加聚和扩链反应,可成功地制得固含量高达70％的,兼有磺酸和羧酸的水性聚氨酯乳液;且当R值(NCO／OH)为2,亲水基团含量为5％,DHPA在亲水基团中的含量为20％时,胶膜的综合力学性能优良(断裂伸长率高达2 135％)。     

基于NaOH中和剂制备羧酸型水性聚氨酯及其性能分析

以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂，与异佛尔酮二异氰酸酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇等反应合成聚氨酯预聚体，以NaOH为中和剂，制备了一系列羧酸型水性聚氨酯(WPU)。通过观察乳液外观，测试乳液的粒径和离心稳定性及胶膜的傅里叶变换红外光谱(FTIR)、力学性能、水接触角和吸水率，探究了DMPA含量对基于NaOH中和剂的水性聚氨酯性能的影响。结果表明，采用NaOH作为中和剂制备稳定的WPU乳液，并且，随着预聚体中亲水基团含量的增加，乳液的平均粒径和胶膜的水接触角逐渐减小，水性聚氨酯膜的拉伸强度逐渐增大，当亲水基团含量为1.1%时，WPU乳液粒径为43.95 nm,胶膜拉伸强度为51.85 MPa。     

含有磺酸基团的水性聚氨酯的制备

本文以聚氧化丙烯二醇(N210)和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,通过逐步聚合反应,合成了聚氨酯预聚体;再以羧酸型亲水扩链剂二羟甲基丙酸(DMPA)和自制的磺酸型亲水扩链剂1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA),通过扩链反应,制备了兼有磺酸盐和羧酸盐的水性聚氨酯乳液,并对胶膜进行力学性能的测试和分析;测定了乳液的固含量,重点研究了反应温度、亲水基团含量(DMPA和DHPA在预聚体中的百分含量)和DHPA在亲水基团中的含量对胶膜力学性能的影响。研究结果表明,通过逐步聚合和扩链反应,可成功地制得固含量高达70%,兼有磺酸和羧酸的水性聚氨酯乳液;且当R值(NCO/OH)为2,亲水基团含量为5%,DH-PA在亲水基团中的含量为20%时,胶膜的断裂伸长率达2135%。     

水性聚氨酯胶膜的耐水性能研究

采用预聚体法,以聚酯多元醇、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸(DMPA)制备了聚酯型水性聚氨酯乳液,考察了亲水扩链剂DMPA用量、NCO/OH值、中和剂的种类、中和度、扩链剂乙二胺用量对乳液涂膜耐水性的影响,制备了耐水性较好的水性聚氨酯乳液。     

超支化水性聚氨酯乳液的制备及性能研究

以顺丁烯二酸酐改性的超支化聚酯Boltorn H20、聚四氢呋喃2000和异佛尔酮二异氰酸酯为主要原料合成了超支化水性聚氨酯乳液,研究了改性超支化聚酯Boltorn H20的合成,以及改性超支化聚酯中羧基含量、初聚—NCO/—OH物质的量比、催化剂用量等对制备水性聚氨酯的影响,并探讨了亲水基团含量、乳化温度、中和度等因素对乳液及涂膜性能的影响,进一步使用傅里叶红外和热重分析分别对超支化聚氨酯涂膜的结构和热稳定性能进行了表征及测试。结果表明,在不加催化剂,初聚—NCO/—OH物质的量比为2∶1,亲水基团含量为2.05%的条件下,合成得到的含固量为30%的超支化水性聚氨酯乳液稳定性好。由此得到的超支化聚氨酯薄膜的耐水性和热稳定性较好。     

聚酯型水性聚氨酯乳液粒径分布及乳液膜耐水性的研究

用自制的聚酯伯二醇分别与四甲基苯二甲基异氰酸酯(TMXDI) 或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水单体,水合肼为扩链剂,在DMPA投料相同的条件下,采用预聚体分散法,制备了TMXDI预聚体和IPDI预聚体的水性聚氨酯乳液.利用Autossizer Loc粒度分布仪测定了两种类型乳液的粒径分布.结果表明:TMXDI预聚体与IPDI预聚体水性聚氨酯乳液粒径分布不同,黏度较低的TMXDI预聚体,乳液粒径分布为单峰,均比黏度较高的IPDI预聚体乳液的粒径分布小;对于TMXDI预聚体水性聚氨酯乳液,随预聚体黏度的降低,乳液粒径分布变窄,说明预聚体的黏度对乳液的粒径分布有影响.通过乳液膜耐水性的对比,乳液膜的耐水性与聚酯伯二醇的结构有关.     

不同软链段对水性聚氨酯性能的影响

以低聚物多元醇、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)、亲水扩链剂DMPA(2,2-二羟甲基丙酸)和成盐剂三乙胺为主要原料,合成一组软段成分不同的水性聚氨酯乳液。通过测定水性聚氨酯乳液的固含、黏度、结构,以及水性聚氨酯胶膜的耐水性、力学性能、T型剥离强度等,对比了不同类型软段对乳液及胶膜性能的影响。研究结果表明:由含6个碳的聚酯多元醇为软段合成的水性聚氨酯的黏度、耐水性、机械强度、T型剥离强度等数据较好。     

聚酯型阳离子水性聚氨酯乳液的合成研究

采用聚酯二醇(JW2503),甲苯二异氰酸酯(TDI),N-甲基二乙醇胺(MDEA)为基本原料,用丙酮法合成了聚酯型阳离子水性聚氨酯乳液。讨论了NCO／OH比值、MDEA的加入方式及其用量、反应温度等因素对乳液性能的影响。实验结果表明,当NCO／0H比值为2．7,MDEA的用量占树脂的6％～7％,且采用饥饿加料的方式滴加MDEA,初聚体合成温度为60～65℃,引入亲水扩链基团的扩链反应温度为40℃,中和度为90％～100％时合成的聚酯型阳离子水性聚氨酯乳液具有较好的贮存稳定性,且涂膜的耐水性和机械性能良好。     

高稳定性聚酯型阴离子水性聚氨酯乳液的合成工艺研究

采用甲苯二异氰酸酯与聚酯二醇、亲水扩链剂和其它多元醇反应合成了聚酯型阴离子性聚氨酯乳液。讨论了扩链剂的种类、加料方式、添加量及中和剂种类和中和度等因素对水性聚氨酯乳液及其涂膜性能的影响。研究发现：采用二羟甲基丙酸为亲水扩链剂,用溶液加料的方式,用氢氧化钾作中和剂且中和度为90％～100％时合成的聚酯型阴离子水性聚氨酯乳液具有良好的贮存稳定性,且涂膜的耐水性和机械性能良好。     

聚酯型阳离子水性聚氨酯乳液的合成研究

采用聚酯二醇(JW2503)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)为基本原料，用丙酮法合成了聚酯型阳离子水性聚氨酯乳液。讨论了NC0／OH量比、MDEA的加入方式及其用量、反应温度等因素对乳液性能的影响。实验结果表明，当合成条件为：NCO／OH量比为2．7，MDEA的用量占树脂的6％-7％，且采用饥饿加料的方式滴加MDEA，初聚体合成温度为60—65℃，引入亲水扩链基团的扩链反应温度为40℃，中和度90％-100％时，合成的聚酯型阳离子水性聚氨酯乳液具有较好的贮存稳定性，且涂膜的耐水性和机械性能良好。     

环氧改性水性聚氨酯的合成工艺及性能研究

采用甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(GE-210)、1,4-丁二醇(BDO)、二羟甲基丙酸(DMPA)、环氧树脂(E-128)和丙烯酸羟丙酯(HPA)为主要原料,制备环氧改性水性聚氨酯乳液。研究预聚体中的—NCO和—OH物质的量之比(R)及小分子扩链剂、亲水扩链剂、环氧树脂的加入量,对粒径、黏度、贮存稳定性和涂膜耐水性的影响。实验结果表明:预聚体中R值为6～7;小分子扩链剂BDO用量为7%～8%;亲水扩链剂DMPA的用量为6%～7%;环氧树脂添加量为6%～7%时,乳液外观及稳定性最好,涂膜的耐水性能优异,可以作为一种性能优异的涂料用水性聚氨酯树脂。     

水性聚氨酯乳液的合成研究

以自制聚酯多元醇和过量的2,4-甲苯二异氰酸酯为原料进行预聚反应,合成含异氰酸酯端基的预聚体,再以二羟甲基丙酸为亲水剂,引入二元醇进行扩链反应,制备了水性聚氨酯。研究了残留-NCO含量及n-Nco／n—OH比值对乳液合成及性能的影响。研究认为：控制n-NCO／n—OH比值在2．0—2．5之间,残留一NCO含量在3．0％-3．5％之间时,制备的乳液性能最佳。     

Study on synthesis and thickening property of hyperbranched waterborne polyurethane

A series of hyperbranched waterborne polyurethanes (HWPU-4, HWPU-6 and HWPU-12) containing hydrophobic end groups were prepared by the hyperbranched core and the polyurethane prepolymer. The core was polyol including pentaerythritol (PE-4), hyperbranched polyester with six hydroxyl end groups (HPE-6) and hyperbranched polyester with 12 hydroxyl end groups (HPE-12). The polyurethane prepolymer was synthesized by hexamethylene diisocyanate (HDI), polyethylene glycol (PEG) and hexadecanol. The structures of the hyperbranched cores and HWPUs were characterized by Fourier transform infrared spectra (FTIR), nuclear magnetic resonance spectra (¹H NMR and ¹³C NMR) and gel permeation chromatography (GPC). The influences of HWPU content and structure on its thickening property were studied by the measurement of rotary viscosity. The results showed that the thickening effect of HWPU enhanced with the increase of HWPU content in the aqueous polyurethane emulsion. The thickening effect of HWPU-6 was superior to that of HWPU-4 and HWPU-12 with the same length of hydrophilic chain. In addition, the thickening effect of HWPU with the same core was related to the length of hydrophilic chain and the relative content of hydrophobic end groups.     

NCO含量对水性聚氨酯乳液性能影响的研究

以自制聚酯多元醇和过量的2,4一甲苯二异氰酸酯为原料进行预聚反应,合成含异氰酸酯端基的预聚体,再以二羟甲基丙酸为亲水剂,引入二元醇进行扩链反应,制备了水性聚氨酯。研究了残留NCO含量及NCO／OH比值对乳液合成及性能的影响。研究认为控制NCO／OH比值在2．0～2．5之间,残留NCO含量在3．0％～3．5％之间时,制备的乳液性能最佳。     

脂肪族水性聚氨酯的合成及其性能的研究

以异佛尓酮二异氰酸酯(IPDI)和聚酯二元醇及二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)为主要原料,三乙胺为中和剂合成了稳定的脂肪族水性聚氨酯乳液,并对乳液的粒径、稳定性及膜的机械性能和耐水性进行了测试。结果表明,总体R值(nNCO/nOH)为1·3左右、羧基质量分数为1·36%~1·57%时,乳液的稳定性及膜的机械性能好,吸水率较低。该乳液可作为织物的防水透湿涂层剂。     

聚醚型阴离子水性聚氨酯乳液的合成及性能研究

采用聚乙二醇、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸为基本原料,用预聚法合成了稳定的聚醚型水性聚氨酯乳液。探讨了NCO/OH(摩尔比)、DMPA用量、中和度等对水性聚氨酯性能的影响。实验表明:当预聚温度为80℃、乳化温度为30℃时,初聚NCO/OH为2.0、总NCO/OH为1.2、DMPA用量为4%、中和度为100%、TMP与DMPA的摩尔比控制在1:4左右时合成的聚醚型阴离子水性聚氨酯具有较好的乳液稳定性,且涂膜的耐水性和机械性能优良。     

聚醇型阴离子水性聚氨酯胶黏剂的制备与表征

随着人们的环保意识的增强,水性胶黏剂的开发成为胶黏剂研究的主流.以聚乙二醇(400),TDI,DMPA为原料,用丙酮法合成了稳定的聚醇型阴离子水性聚氨酯乳液.讨论了NCO/OH的摩尔比、反应温度、反应时间、催化剂用量、亲水扩链剂、中和剂及中和度等因素对水性聚氨酯乳液性能的影响.并用丙烯酸酯单体进行改性,对水性聚氨酯胶黏剂性能进行检测.结果表明,合成的水性聚氨酯乳液具有较好的贮存稳定性、耐水性和机械性能,产品符合ISO14000系列标准.     

IPDI-based polyurethane ionomer dispersions: Effects of ionic,nonionic hydrophilic segments,and extender on particle size and physical properties of emulsion cast film

Isophoron diisocyanate (IPDI) -based polyester polyurethane (PU) dispersion in water was prepared in a prepolymer mixing process. Dimethylol propionic acid (DMPA), triethylamine (TEA), and triethyl tetramine (TETA) were used, respectively, as potential anionic center, neutralizing agent, and chain extender in aqueous phase. The effects of DMPA, butanediol (BD), and nonionic hydrophilic segment, viz. monofunctional ethylene–propylene oxide ether polyol, on the particle size of dispersion and the mechanical and viscoelastic properties of the emulsion cast films were systematically analyzed.     

表面修饰GO改性无胺型水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液制备与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚己内酯二元醇（PCL）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）为主要原料,合成水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液（WPUA）预聚体,利用十二烷基三甲基溴化铵对氧化石墨烯进行插层改性,改性产物与预聚体进行机械共混,同时引入羧酸型亲水扩链剂和磺酸型亲水扩链剂,采用自乳化法合成无溶剂、零VOC型改性的水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液（DTGO/WPUA）,研究改性氧化石墨烯（DTGO）用量,并对复合乳液和胶膜进行测试和表征。研究结果表明：DTGO复合材料改性水性聚氨酯涂料表现出较好的力学性能和耐热性。当DTGO用量为质量分数0.8%时,相比未改性的水性聚氨酯胶膜,复合胶膜拉伸强度提高到48.5MPa,热分解温度提高21℃。