高表面活性的水性聚氨酯乳液的制备及性能

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、嵌段聚醚二醇PE6100以及聚醚胺ED-2003为原料,采用自乳化法合成了固含量40%的非离子型水性聚氨酯(WPU),通过红外光谱(FT-IR)对产物的结构进行了分析,并对产物的粒径、流变性能、表面张力、临界胶束浓度(CMC)进行了研究,结果表明,得到的WPU具有一定的触变性,平均粒径大多为100nm~400nm,在1g/L的浓度时水溶液的表面张力不超过37mN/m,具有较好的降低水溶液表面张力的能力。     

醛酮树脂改性的阴/非离子型聚氨酯分散体的合成与性能

以二羟甲基丁酸(DMBA)、二羟基聚氧乙烯醚作亲水单体,醛酮树脂(KFR)、聚己二酸新戊二醇酯(PNA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,采用预聚体法合成了阴/非离子型聚氨酯分散体(PUD)。研究表明,PUD的ζ电位均大于-30 mV,具有良好的乳液稳定性,阴/非离子型PUD具有较低的表面张力和更好的钙离子稳定性。亲水基团含量(HGC)的增加,阴/非离子摩尔比、醛酮树脂用量、NCO/OH摩尔比的减少使胶粒平均粒径减小,乳液黏度增大。醛酮树脂改性PUD粒径呈现双峰分布。透射电镜显示分散体胶粒呈球形结构。醛酮树脂改性的PUD配制成水性涂料后,涂膜铅笔硬度可达4H,且涂膜具有优异的附着力、柔韧性和耐水性。     

乙二胺对聚醚聚酯混合型水性聚氨酯涂料涂膜性能的影响

为克服单一聚醚或聚酯型聚氨酯的缺点,以聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)为混合软段,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为混合异氰酸酯,加入不同含量的扩链剂乙二胺(EDA),合成了一系列聚醚聚酯混合型水性聚氨酯(WPU)乳液。采用傅里叶红外光谱、粒径和Zeta电位测试、吸水性和表面接触角测试、力学性能以及热失重分析对乳液及WPU膜的结构与性能进行了表征,研究了EDA含量对WPU涂料涂膜性能的影响。结果表明:随着EDA含量的增加,聚氨酯分子氢键化能力增强,WPU乳液黏度和Zeta电位降低,乳液平均粒径增大且粒径分布范围变宽,WPU膜拉伸强度增强而断裂伸长率减小,WPU膜吸水性增加,耐水性下降,热稳定性得到一定程度的提高。     

前驱体对水性PU/SiO_2复合材料结构与耐水性能的影响

在阴离子水性聚氨酯分散体(WPU)存在下,通过前驱体正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)的共水解缩合反应,在m(前驱体)/m(WPU)为1时制备出WPU/SiO2(WPUS)复合材料。研究了n(MTES)/n(TEOS)对WPUS复合乳液平均粒径及粒子形貌、膜表面形貌及耐水性能的影响。结果表明,随着n(MTES)/n(TEOS)由0增大到1.5,复合乳液平均粒径由130 nm逐渐减小为107 nm;没有加入MTES的乳液中SiO2粒子以无规则形态非均匀分布,而加入MTES后乳液中SiO2为均匀分布的规则球形;随n(MTES)/n(TEOS)增大,复合膜表面SiO2分布均匀度逐渐提高,表面粗糙度逐渐减小,同时膜的水接触角逐渐增大,吸水率逐渐下降。     

超支化光固化水性聚氨酯薄膜的制备及其性能研究

随着人们环保的意识的提升，低毒无污染的水性聚氨酯受到了极大关注，但线性的水性聚氨酯耐水性能差，稳定性不好，成膜强度低，限制了其应用。以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段，聚丙二醇(PPG-1000)为软段，二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂，三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂，不同比例的丙烯酸羟乙酯(HEA)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)作为封端剂，合成一系列超支化水性聚氨酯(WPU)乳液。采用傅里叶红外光谱、动态光散射、万能试验机、热重分析仪和扫描电子显微镜等方法对WPU乳液和光固化成膜后的性能进行表征。结果表明：合成的WPU乳液粒径分布均匀，随着TMP和PETA含量的增加，光固化后的WPU薄膜支化度增加，薄膜的耐水性能和热稳定性提高，抗拉强度最高可达23.1MPa,同时还具有56%的断裂伸长率。该超支化薄膜可应用于木制品、皮革、地坪涂料等方面。     

水性聚氨酯的合成、改性及其在烟包涂料上的应用

为了满足烟包印刷行业低VOC含量的要求,以耐高温聚酯二元醇(NCL2000)作为软段,4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、亲水扩链剂二羟甲基丁酸(DMBA)、扩链剂1,4-丁二醇(BDO)、后扩链剂乙二氨基乙磺酸钠(AAS)、封端剂丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)作为硬段,制备了无三乙胺、零VOC的水性聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)复合乳液,研究了MMA对WPUA复合乳液的制备及胶膜性能的影响,并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)等测试手段对WPUA乳液及其胶膜的结构和性能进行分析。结果表明,随MMA添加量增大,WPUA复合乳液平均粒径增大,WPUA胶膜的吸水率随之减小。当热失重率为50%时,MMA改性后的WPUA胶膜比纯水性聚氨酯(WPU)胶膜的分解温度提高了52.85℃。     

含磷六元醇的制备及改性水性聚氨酯的结构与性能EI北大核心CSCD

以三氯氧磷、丙烯酸羟乙酯和二乙醇胺为原料,合成了一种含磷六羟基多元醇(NP6),将NP6作为内交联剂,异氟尔酮二异氰酸酯、聚丙二醇及二羟甲基丙酸等原料,合成了一系列NP6含量不同的聚氨酯乳液(WPU)。采用红外光谱、核磁共振对NP6和WPU的结构进行了表征,测试了乳液粒径、乳液稳定性和胶膜力学性能,采用热失重分析对乳胶膜的耐热性能进行了分析。结果表明,合成了与设计结构相符的NP6,制备的WPU具有良好的储存稳定性;乳液粒径随NP6含量增加先减小后增大,NP6的加入使乳胶膜的初始模量显著增加;加入NP6后乳胶膜的起始分解温度降低,分解后的残渣量增加。     

软段结构对聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液乳胶粒形态结构的影响

为了探讨聚氨酯水分散液(WPU)的软段结构对聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液(PUA)乳胶粒子形貌结构的影响,首先分别合成了不同软段结构的WPU,然后以其为种子乳液并滴加溶有引发剂的丙烯酸酯混合单体形成预乳液,升温聚合后得到PUA。通过对乳胶粒径测试和形貌观察发现,软段分子量较小时,形成的PUA乳胶粒没有明显的核/壳结构,软段分子量较大时,形成过渡层型、梯度型和草莓型结构的核/壳结构PUA乳胶粒,采用两种分子量的软段共混得到的PUA乳胶粒具有复杂的核/壳结构。     

含磷六元醇的制备及改性水性聚氨酯的结构与性能

以三氯氧磷、丙烯酸羟乙酯和二乙醇胺为原料,合成了一种含磷六羟基多元醇(NP6),将NP6作为内交联剂,异氟尔酮二异氰酸酯、聚丙二醇及二羟甲基丙酸等原料,合成了一系列NP6含量不同的聚氨酯乳液(WPU)。采用红外光谱、核磁共振对NP6和WPU的结构进行了表征,测试了乳液粒径、乳液稳定性和胶膜力学性能,采用热失重分析对乳胶膜的耐热性能进行了分析。结果表明,合成了与设计结构相符的NP6,制备的WPU具有良好的储存稳定性;乳液粒径随NP6含量增加先减小后增大,NP6的加入使乳胶膜的初始模量显著增加;加入NP6后乳胶膜的起始分解温度降低,分解后的残渣量增加。     

高固含量丙烯酸酯共聚物乳液的单体组成与流变行为

合成了一系列固体含量为70%的丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯/α-甲基丙烯酸(BA/MMA/MAA)共聚物乳液,研究了软(BA)、硬(MMA)段单体用量比对乳液体系流变行为的影响,并对其乳胶粒的粒径分布和微观形态进行了表征。结果表明,所合成乳液乳胶粒的粒径在50nm~650nm范围内,呈宽分散分布状态。当BA/MMA<60/40时,乳液可保持低黏度;而当BA/MMA>60/40时,乳液的黏度急剧增加。随着乳液中软、硬段单体比的不同,乳液的乳胶粒分布状态和凝聚形态均有显著变化。     

环氧-聚氨酯复合乳液的合成及表征

以甲苯二异氰酸酯(TDI-80)、聚醚二醇(N220)、二羟甲基丙酸(DMPA)、环氧树脂为主要原料,合成了环氧-聚氨酯复合乳液。主要讨论了环氧树脂对水性聚氨酯乳液及其涂膜性能的影响。实验结果表明,环氧-聚氨酯乳液的表面张力、粘度,涂膜的硬度、耐水性及力学性能随着环氧树脂用量的增大而增强,但乳液外观和稳定性变差,故适宜的环氧树脂添加量为4%～8%。采用傅里叶变换红外光谱、粒径分析仪、凝胶渗透色谱(GPC)、透射电镜(TEM)对乳液和涂膜进行了表征。傅里叶变换红外光谱分析表明,环氧树脂的环氧基和羟基都参与了反应。粒径分析仪和凝胶渗透色谱分析显示,加入环氧树脂后,水性聚氨酯(WPU)分散体粒径和分子量增大,粒径分布和分子量分布均变宽。     

内交联型水性聚氨酯的制备及其性能研究

以二聚酸聚酯二元醇(By3022)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,二羟甲基丙酸(DMPA)和1,4-丁二醇为扩链剂,丙三醇为内交联剂,合成一系列的水性聚氨酯(WPU)。采用傅里叶红外光谱仪对WPU分子结构进行表征,并探讨了丙三醇加入量对WPU乳液粒径、胶膜的拉伸强度、胶膜的玻璃化转变温度以及吸水率的影响。结果表明:随着丙三醇加入量的增多,乳液的粒径逐渐增大,分布逐渐变宽,胶膜的拉伸强度变大,断裂伸长率减小,吸水率降低。当丙三醇的加入量为0.77%时,胶膜的拉伸强度达到最大,为16.12MPa,断裂伸长率为688%。     

水性聚氨酯/聚乙烯醇复合表面施胶剂在特种纸上的应用

以聚己内酯二元醇(PCL,Mn=1000)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,采用自乳化法制备水性聚氨酯(WPU)乳液,并用此聚氨酯乳液与聚乙烯醇(PVA)以及外加交联剂氮丙啶进行复配制得WPU/PVA复合乳液。实验研究了m(WPU)/m(PVA)对复合乳液性能及纸张表面性能的影响。研究表明,当复合乳液中WPU含量为75%,此WPU/PVA复合乳液具有优异的表面施胶性能,纸张耐折度达到1 025次,干湿强度分别为162.3,57.4N,施胶度达到97s。并通过红外光谱(FT-IR)、动态激光光散射法(DLS)及热重分析(TGA)对聚合物进行了表征。     

氨基硅油接枝聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯的合成与性能

以聚碳酸亚丙酯多元醇(PPC)为软段,以二羟基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,合成水性聚氨酯(WPU)预聚体,通过氨基硅油(AEAPS)接枝改性制备了系列WPU乳液。采用红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、接触角和耐水试验对WPU结构和性能进行表征。结果表明,纯PPC型WPU胶膜软硬段微相分离不明显,AEAPS改性胶膜软硬段微相分离明显,胶膜的结晶性随着AEAPS含量的增大而降低,胶膜耐热稳定性、耐水性和水接触角随着AEAPS含量的增大而提高。     

水性异氰酸酯改性石墨烯/聚氨酯复合乳液防腐性能研究

通过逐步聚合反应将异氰酸酯功能化石墨烯(IGN)接枝到水性聚氨酯(WPU)链段中,制备得到水性异氰酸酯改性石墨烯/聚氨酯纳米复合乳液(IGN/WPU)。通过傅里叶变换红外的光谱(红外光谱)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)对氧化石墨烯(GO)、IGN、WPU及IGN/WPU复合材料的结构进行表征,并研究了IGN含量对复合乳液作为金属防腐涂层性能的影响。结果表明,随IGN含量增加,涂层硬度提高,水蒸气透过率下降,防腐效率增大。当m(IGN)=1%(质量分数)时,涂层硬度达到了2H,水蒸气透过率降低到51.98g/m2·h,与空白样相比防腐效率提高了94.70%。     

水性聚氨酯膜的制备及渗透汽化分离苯/环己烷

以低聚物多元醇为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)为硬段,合成脂肪族或芳香族水性聚氨酯(WPU)膜;对温度为50℃,质量分数为50%苯/环己烷混合溶液进行渗透汽化性能的检测。结果表明,芳香族WPU膜的分离效果优于脂肪族WPU膜,但渗透性能略差;采用聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)作为软段合成的WPU膜的分离和渗透效果均较为理想;对于PBA基WPU膜,软段的相对分子质量越大,分离因子越小,渗透通量越大;软段PBA-2000含量从51.6%增加到65.1%,硬段为IPDI的WPU膜的分离因子由4.91减小到4.64,渗透通量由0.28kg/(m~2·h)增加到0.45 kg/(m~2·h)。硬段为TDI的WPU膜的分离因子由6.11减小到5.33,渗透通量由0.095 kg/(m~2·h)增加到0.42 kg/(m~2·h)。     

非离子型水性环氧固化剂的制备与性能

利用分子结构设计合成了α,ω-对苯甲胺基聚乙二醇化合物(p-PMAPEG),通过p-PMAPEG与环氧树脂(EP)扩链反应在分子结构中引入了环氧树脂链段制备了非离子型水性环氧固化剂(p-PMAPEG-EP)。用红外光谱和扫描电镜等分析了合成产物的结构、性能和乳液粒子形貌。结果表明,聚乙二醇(PEG)链段中的醚键氧原子与H2O氢原子形成的强氢键作用使p-PMAPEG具有与水部分互溶的特性。合成的p-PMAPEG-EP对环氧树脂具有良好的乳化能力,制备的非离子型环氧树脂水乳液分散相粒径平均约为50 nm。在环氧树脂交联体系中引入化学连接的低相对分子质量PEG链段有利于提高交联聚合物的应变松弛速率,得到了同时具有优异耐冲击性能和低吸水率的p-PMAPEG-EP/E51交联聚合物。     

高固含量磺酸型水性聚氨酯的制备与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚(1,6-己二醇/新戊二醇-己二酸)(PHNA)、1,4-丁二醇(BDO)、乙二胺基乙磺酸钠(AAS)的水溶液(50%)为主要原料,三乙胺(TEA)为中和剂,利用2种乳化方法和不同的AAS用量制备了一系列的磺酸型水性聚氨酯乳液,并对乳液和胶膜的性能进行了测试。结果表明,与直接法相比,乳液分散法可以得到更高固含量的乳液;当AAS含量为2.2%时,乳液固含量能达到60%以上;乳液的透射电镜图像表明,乳液分散法可以对乳液粒径进行良好的设计与控制;乳液分散法引入了具有更小粒径和更多硬段的粒子,物理交联点增加,胶膜变得更致密;AAS含量为2.2%时,乳液分散法得到的胶膜吸水率为33.71%,拉伸强度为9.90 MPa,断裂伸长率为1262%,与直接法相比,胶膜吸水率降低66.24%,拉伸强度提高0.61 MPa,断裂伸长率降低110%。     

DMPA含量对具有软段结晶性水性聚氨酯性能的影响

采用预聚体分散法,以DMPA作为亲水性单体,合成了一系列具有软段结晶性水性聚氨酯乳液(WPU)。通过FT-IR、粒径测量仪、接触角测量仪、XRD等对乳液性能和涂膜性能进行了表征。实验结果表明:乳液的粒径随DMPA含量的增加而减小,zeta电位和黏度随之增大;涂膜的接触角和断裂伸长率随DMPA含量的增加而减小,拉伸强度随DMPA含量的增加而增加;软段微区的结晶性能随着DMPA含量的增加而减小,当DMPA质量分数增加至5.6%时,软段微区表现出非晶态。     

N,N-二甲基乙醇胺在本体消光型水性聚氨酯中的作用EI北大核心CSCD

本体消光型水性聚氨酯可以避免外加消光剂带来的弊端,是一种新型的功能性环保涂料。文中以异氟尔酮二异氰酸酯、聚己二酸丁二醇酯多元醇、二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷为预聚体原料,三乙胺和N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)为中和剂,乙二胺基乙磺酸钠和水合肼为后扩链剂,采用预聚体分散法制备出水性聚氨酯(WPU)乳液。对不含DMEA的WPU样品系列与含有DMEA的WPU样品系列的消光性能进行了对比研究。结果表明,当DMEA的质量分数为1%时,不同DMPA用量的WPU乳液的平均粒径均保持在2100 nm左右,且粒径分布较窄,DMPA用量对其粒径和粒径分布影响不大;含有DMEA的WPU涂膜透过率相对有所降低,其表面凸起由球状颗粒紧密堆积而成,测得表面光泽度(60°)低于1。