非离子型自乳化环氧树脂乳液的合成与性能

以聚乙二醇单甲醚(MPEG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和环氧树脂(EP)为原料,采用化学改性法合成了纳米级非离子型EP乳液,并着重探讨了MPEG的Mr(相对分子质量)对EP乳液、聚醚胺(D230)固化EP涂膜性能的影响。研究结果表明:引入的非离子亲水链段能制得稳定的EP乳液;随着Mr的不断增加,EP乳液粒径变小、粒径分布变窄,相应涂膜的硬度、拉伸强度和热稳定性降低,但断裂伸长率和吸水率增大;当Mr为500时,固化后的非离子型EP涂膜具有良好的力学性能和较低的吸水率。     

端羟基聚丁二烯改性水性聚氨酯的合成与性能

以端羟基聚丁二烯(HTPB)、聚醚二元醇(N-220)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,制备了改性水性聚氨酯(WPU)。研究了端羟基聚丁二烯(HTPB)的含量对聚氨酯乳液粒径、贮存稳定性,以及对涂膜耐水性、力学性能、低温柔韧性的影响。结果表明:在预聚反应中,固定总n(—NCO)∶n(—OH)为1.3,w(DMPA)为6%,HTPB添加量在40%(占聚醚N-220的量)以下时,粒径变化不大,乳液稳定性较好;针对不同HTPB添加量,控制好亲水基团的含量,可以获得分散性良好、贮存稳定的聚氨酯乳液;随着HTPB添加量逐渐增大,涂膜的拉伸强度逐渐增大后变小,断裂伸长率和吸水率逐渐减小后变大,低温柔韧性变好。当HTPB添加量在30%左右,涂膜的综合性能最佳。     

水性环氧树脂的制备与性能研究

采用中等相对分子质量环氧树脂与聚醚反应,合成了非离子环氧树脂乳化剂,再结合相反转技术,制备水性环氧树脂乳液.讨论了乳化剂的用量对乳液粒径和稳定性的影响;研究了乳化剂、环氧固化剂用量与涂膜吸水率、凝胶含量、机械性能之间的关系.     

聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液的原位合成与表征

采用原位合成法制备了聚氨酯-聚丙烯酸酯（PUA）复合乳液,通过FTIR,TEM,激光力度分析仪及耐水性分析讨论了R（n（NCO）：n（OH））,亲水性扩链剂含量、稀释剂用量以及乳化剂含量对PUA复合乳液及涂膜性能的影响。研究结果表明。R太大或太小都会导致乳液外观和稳定性变差,粒径增大,吸水率提高;DMPA含量增加有利于乳液稳定性提高,粒径也会减小。但是对涂膜的吸水性增加;稀释剂的加入可以改善乳液分散性,提高乳液稳定性;而乳化剂用量增加时,复合乳液粒径减小,粒径分布变窄,耐水性变差。     

含氟水性聚氨酯的制备及其性能研究

采用八氟戊醇(F8)改性水性聚氨酯,制备了含氟水性聚氨酯(FWPU),并且通过红外光谱对FWPU的结构进行了表征。研究了F8含量对FWPU乳液及其涂膜的影响。研究表明,F8的加入,明显提高了涂膜的耐水性能。当F8含量为8%时,涂膜的吸水率从未改性的12.2%减少到3.1%,接触角从80°提高到108°。乳液粒径先增大后减少,当F8含量为4%时,乳液粒径最大,达到157 nm。TGA测试结果表明,改性后的FWPU涂膜热稳定性有所提高。     

阴离子型水性聚氨酯的合成及其性能研究

以聚醚二元醇（N220）和甲苯二异氰酸酯（TDI）为主要原料,以二羟甲基丙酸（DMPA）为亲水扩链剂,1,4-丁二醇（BDO）和乙二胺（EDA）为小分子扩链剂,三乙胺（TEA）为中和剂制备一系列不同配方组成的水性聚氨酯乳液。研究亲水扩链剂含量对乳液及其胶膜性能的影响。结果表明：DMPA的含量在4%~8%之间可获得比较稳定的乳液。随着DMPA含量的增加,乳液的粒径逐渐减小,粒径分布变窄,胶膜的吸水率增加,拉伸强度增大,断裂伸长率减小。综合考虑,DMPA的含量为6%时,胶膜性能较好。DSC分析表明,随着DMPA含量的增加,水性聚氨酯微相分离的程度增大。扫描电子显微镜（SEM）测试,可以清楚看到分布均匀的纳米水性聚氨酯球形粒子。     

水性聚氨酯/SiO2纳米杂化物改性水性聚氨酯涂膜性能研究

采用溶胶-凝胶法制备出水性聚氨酯(WPU)/SiO2纳米杂化物(WPUS),将WPUS和水性聚氨酯乳液复配制得复合涂膜。通过纳米粒度仪测定了WPUS及不同WPUS含量复合乳液的粒径及其分布;通过原子力显微镜(AFM)、紫外-可见光分光光度计、拉伸实验机、视频高速接触角测量仪和吸水率测试等研究了不同WPUS含量复合涂膜的微观形貌和性能。结果表明:随WPUS含量增大,复合乳液的平均粒径和多分散指数(PDI)逐渐增大,但都保持在100 nm以内;随着WPUS含量从2%增大到10%,涂膜的表面粗糙度增大、SiO2分布变得不均匀,拉伸强度、断裂伸长率都表现出先增大后减小的趋势,在WPUS含量为4%～6%时具有最佳的力学性能;加入WPUS后,复合膜的耐水性提高、透光率减小,但透光率都保持在90%以上,其中700 nm处透光率表现出先减小后增大的趋势。     

水性聚氨酯的合成及改性研究

以甲苯二异氰酸酯、聚醚二元醇、二羟甲基丙酸为主要原料合成了水性聚氨酯乳液。采用二乙烯三胺内交联改性水性聚氨酯。研究发现,改性乳液常温贮存性好,有效贮存期超过5个月,但常温成膜的性能较差,热处理之后随着二乙烯三胺用量的增加,涂膜的拉伸强度增大,吸水率极大的下降,性能得到改善。     

亲水单体对聚氨酯丙烯酸复合乳液性能的影响

采用种子乳液聚合法,以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N210)、二羟甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要原料合成了聚氨酯丙烯酸(PUA)复合乳液。考察了DMPA对PUA乳液的制备和性能的影响;确定了DMPA的添加工艺及中和度。发现随DMPA添加量增加,PUA乳液的外观变好,乳液粒径变小,乳液黏度增大,乳液凝胶量降低,稳定性变好。随DMPA添加量增大,PUA乳液涂膜的吸水率增大,涂膜的耐水性越差。综合得到w(DMPA)=7 5%,采用后添加DMPA的工艺,且DMPA的中和度90%～100%,可得到性能优异的PUA复合乳液。     

含硅水性聚氨酯/SiO_2复合乳液的制备与性能研究

以羟基硅油（HPMS）、聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯（TDI）为主要原料,二羟基丙酸（DMPA）为扩链剂,制得含硅水性聚氨酯（Si-WPU）,将SiO2分散于其中,制得了含硅水性聚氨酯/SiO2复合乳液（Si-WPU/SiO2）。采用FT-IR和DSC分别研究了Si-WPU/SiO2涂膜的结构和热性能,考察了硅油和SiO2的含量对Si-WPU/SiO2涂膜的吸水率以及复合乳液的黏度和稳定性的影响。结果表明,硅油已经与聚氨酯反应,形成聚合物;硅油和SiO2的加入,均能提高涂膜的玻璃化转变温度。随着硅油含量的增加,涂膜的耐水性呈现先增加后减小的趋势,而复合乳液的黏度逐渐增大,乳液的稳定性逐渐变差;随着SiO2含量的增加,涂膜的耐水性也呈现先增加后减小的趋势,而复合乳液的黏度先变小后增大,乳液的稳定性逐渐变差。当羟基硅油含量为20%、SiO2含量为2%时,制得的复合乳液综合性能最好。     

环氧树脂改性水性聚氨酯乳液的研究

先以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙烯二醇(PPG2000)和二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料合成预聚体,再加入环氧树脂(E44或E51)接枝共聚改性制备了水性聚氨酯(WPU)乳液。探讨了不同环氧树脂及含量对WPU性能的影响,并对乳液稳定性、力学性能、吸水率、接触角和热性能等进行了测试和表征。结果表明,适量的环氧树脂改性的WPU乳液比较稳定;随着环氧树脂含量的增加,乳液粒径和黏度增大,同时涂膜的拉伸强度增大,断裂伸长率下降,吸水率下降,水接触角增大,涂膜的高温分解残余量增加。E44质量分数在6%~8%时,改性WPU乳液综合性能较好。     

硬段含量对聚酯型水性聚氨酯的影响

以聚已二酸新戊二醇酯二醇(PNA)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,一缩二乙二醇(DEG)为小分子扩链剂,合成了一系列水性聚氨酯乳液.采用傅里叶红外光谱对水性聚氨酯的结构进行表征,并考察了不同DMPA含量、不同IPDI与PNA配比对乳液粒径及涂膜吸水率、机械力学性能、耐热性的影响.结果表明,提高DMPA含量使乳液粒径逐渐减小,增大异氰酸酯与多元醇物质的量比n(-NCO)/n(-OH)使乳液粒径增加;DMPA含量或n(-NCO)/n(-OH)的提高,均能提高涂膜的拉伸强度,但涂膜的断裂伸长率降低且吸水率增加.热重分析表明n(-NCO)/n(-OH)比例的增加使涂膜的耐热性降低.     

环氧改性水性聚氨酯乳液合成及其性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚氧化丙烯二醇（PPG）、环氧树脂（EP）为主要原料合成了环氧改性水性聚氨酯乳液,考察了环氧树脂的相对分子质量大小、添加量对乳液及涂膜性能的影响,并采用红外光谱和差示扫描量热法对涂膜结构和耐热性进行了分析,结果表明：加入6％～8％的环氧树脂E-44,能使EP与聚氨酯（PU）相互交联聚合成网状结构,交联密度的提高可使涂膜的硬度和拉伸强度增大,吸水率降低。     

蓖麻油聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的合成

采用甲基丙烯酸甲酯（MMA）与蓖麻油水性聚氨酯乳液共聚反应制备聚氨酯丙烯酸酯（PUA）复合乳液,研究了蓖麻油水性聚氨酯性能、MMA添加量、引发剂种类和聚合温度对PUA复合乳液及涂膜性能的影响,并应用傅里叶红外光谱（FTIR）测定反应产物的结构.研究发现,用外观半透明或微透明的PU-M分散液制备的PUA乳液及涂膜性能优良.油溶性引发剂（AIBN）比水溶性引发剂（K₂S₂O₈）更适合本体系的乳液聚合.随着MMA含量增大,PUA复合乳液胶粒粒径增大,黏度减小,涂膜光泽度下降,机械性能变好,耐水性增加.合适的MMA含量为体系总固含量的20%～30%.提出了PUA复合乳液胶粒形成及粒径长大机理.     

采用磺酸型亲水单体作为扩链剂制备水性聚氨酯的研究

以聚醚二元醇(N210)和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,以自制的磺酸型亲水单体1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)作为扩链剂,制备了磺酸型水性聚氨酯(WPU)乳液;研究了R值[即R=n(-NCO)/n(-OH)]、DHPA含量对WPU乳液及其胶膜力学性能的影响,并对产物的结构进行了红外光谱(FT-lR)表征.研究结果表明,随着R值的增大,WPU乳液粘度下降,胶膜的拉伸强度和硬度增大、断裂伸长率和吸水率下降;随着DHPA含量的增加,WPU乳液的稳定性逐渐增强、粒径变小且粒径分布变窄,WPU胶膜的拉伸强度增大、断裂伸长率则呈先增后降的趋势;当R=2.0、wDHPA)=5%时,WPU的综合性能最好.     

硬段组成对脂肪族水性聚氨酯性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)为主要原料合成了水性聚氨酯乳液,并通过FT-IR、DSC、粒径分析表征手段,研究了硬段组成中HDI和IPDI的相对含量对乳液及成膜性能的影响。结果表明:随着HDI含量的增加,乳液粒径变大,粒径分布变窄,乳胶粒子的ξ电位变小,乳液稳定性变差,HDI含量的增加促使了软硬两相的结晶;HDI规整的线型结构提高了聚氨酯胶膜的柔韧性,随着HDI含量的增加,断裂伸长率增大,拉伸强度降低,吸水率降低,但在HDI含量过高时,增加了软硬两相的相容性,吸水率出现微弱的上升。     

水性聚氨酯/蒙脱土复合乳液的合成及性能表征

本文通过蒙脱土插层聚合法制备了水性聚氨酯/蒙脱土复合乳液。通过单体插层于蒙脱土中,与聚氨酯聚合反应,均匀分散于水性聚氨酯中。用FTIR和TEM测试表征,观察到蒙脱土均已聚合入聚氨酯包裹。研究结果表明:当蒙脱土含量在5%左右时,该乳液涂膜具有较好的耐热性、10%分解温度比普通聚氨酯提高了大约20℃,拉伸强度和断裂强度达到最高值,分别为2.31Mpa和17.94N/mm。随着蒙脱土含量的增大,乳液粒子粒径增大,耐水性增强。蒙脱土含量达到5%时,乳液粒径为108nm,吸水率降至31.9%。     

蓖麻油添加量对脂肪族水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(N220)、蓖麻油(C.O.)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要原料,合成了蓖麻油改性聚氨酯-丙烯酸酯(CPUA)复合乳液,研究了蓖麻油添加最对乳液及涂膜性能的影响.实验结果表明,蓖麻油与N220的-OH基团物质的量比(X)在1:5～1:3之间,乳液黏度、涂膜柔韧性、吸水率、力学性能等均较好.     

聚氨酯/含氟丙烯酸酯阳离子乳液制备及性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚二醇为原料,3-二甲胺基-1,2丙二醇为亲水扩链剂,丙烯酸羟乙酯为封端剂合成了部分双键封端的聚氨酯预聚体,并进一步制备了水性聚氨酯乳液。然后以丙烯酸六氟丁酯(F6BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为改性单体,采用种子乳液聚合法制备了阳离子型水性聚氨酯-含氟丙烯酸酯杂化乳液(WFPUA)。制备的乳液具有粒径小、粒度分布窄、乳液稳定性好等特点。考察了F6BA含量对涂膜疏水性能的影响,结果表明,MMA和F6BA用量分别为聚氨酯预聚体质量的25%和20%时,涂膜的水接触角为97.22°,吸水率为6.76%,具有良好的疏水性能。     

自交联型含氟丙烯酸酯改性聚氨酯乳液制备及性能研究

本文以含氟丙烯酸酯对聚氨酯进行了改性,并将双丙酮丙烯酰胺引入改性的聚氨酯链段,合成了自交联型氟化丙烯酸酯改性聚氨酯乳液(FPUA),利用红外光谱(FT-IR)分析、粒径分布分析、接触角测试对FPUA胶膜的结构与性能进行了表征。探讨了氟单体含量对胶膜的性能的影响。实验结果表明,乳液的粒径随着PUA预聚体用量的增加而增大,接触角随着含氟单体的增加而增大,吸水率随着含氟单体的增加而减小。考虑到成本问题,当氟单体含量为10%时,胶膜的综合性能最好,水接触角可达到108°,吸水率仅为10.19%。