纳米SiO_2改性磺/羧酸混合型水性聚氨酯杂化乳液的制备与研究

用自制的新型纳米SiO_2聚酯二醇分散体,制备了一系列纳米SiO_2改性的磺/羧酸混合型水性聚氨酯(WPU)杂化乳液;以傅里叶红外光谱(FT-IR)、粒径分析仪、电子拉力机、热重分析仪等仪器分析进行表征。研究发现,随着纳米SiO_2分散体含量的增加,乳液由乳白变为浑浊,涂膜的硬度增加,吸水率明显降低;当纳米SiO_2质量占预聚体总量的2%时,涂膜铅笔硬度达到了H,吸水率降低至7.9%,拉伸强度达到20 MPa;硬段的分解温度达到330℃,软段的分解温度为400℃,涂膜热稳定性相对较好。     

纳米SiO_2改性聚氨酯胶粘剂的制备及性能研究

采用预聚体一步法制备了单组分湿固化nano-SiO2(纳米SiO2)改性PU(聚氨酯)胶粘剂,并利用红外光谱(FT-IR)法、热失重分析(TGA)法、差示扫描量热(DSC)法和扫描电镜(SEM)等对nano-SiO2改性PU胶粘剂的性能进行了分析和探讨。结果表明:纳米粒子的存在使PU的氢键结构发生了变化;随着nano-SiO2含量的不断增加,改性PU胶粘剂的初始粘接强度和最终粘接强度均呈先升后降态势,并且在w(nano-SiO2)=1.2%(相对于PU预聚体质量而言)时相对最大,而且分别比纯PU胶粘剂增加了117%和108%;同时,与纯PU胶粘剂相比,用1.2%nano-SiO2制备的PU胶粘剂,其熔融温度和分解温度分别提高了2.67℃和2.92℃;当w(nano-SiO2)≤1.2%时,nano-SiO2在PU胶粘剂基体中的分散性相对较好。     

聚氨酯-丙烯酸酯/ 纳米SiO2核壳型乳液的合成及表征

采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO2(SiO2)溶胶粒子,经γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)改性后,与双键封端的聚氨酯及丙烯酸酯单体进行原位共聚,制备具有核壳结构的聚氨酯-丙烯酸酯/SiO2复合乳液(SPUA)。采用透射电镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对乳胶粒的形态、共聚物组成进行表征,以接触角测定仪、拉力机、扫描电镜(SEM)和热重分析仪分别对SPUA胶膜的对水接触角、力学性能、表面形貌和热性能进行了测试。结果表明,随着改性纳米SiO2质量分数的增加,胶膜的力学性能和热稳定性均明显改善,当改性纳米SiO2质量分数为8.0%时,胶膜的最大热失重速率对应温度为413℃,吸水率4.1%,接触角71.5°,拉伸强度17.7 MPa,摆杆硬度达到93%。     

纳米复合改性水性环氧涂料的研制

以涂膜的冲击强度为指标,通过正交试验和单因素实验确定了制备纳米复合改性水性环氧涂料的最佳工艺条件,并通过红外光谱和热重分析对其进行表征.结果表明,当固化剂乙二胺用量为10%、甲基丙烯酸(MAA)4%、过氧化苯甲酰(BPO)2%,反应温度50 ℃、反应时间40 min 以及纳米SiO2和TiO2 的添加量分别为4%和2%...     

紫外光固化纳米SiO2／改性丙烯酸松香杂化涂料的研究

通过共混法制得了紫外光固化纳米SiO2/R性丙烯酸松香杂化涂料.采用傅立叶红外光谱对其进行表征,并对涂膜的力学性能及耐热性能做了研究.研究结果表明:纳米SiO2的加入使体系的固化速率减慢,固化时间延长,涂膜交联度下降;同一纳米SiO2含量下,随着引发剂量的增加和固化时问的延长,涂膜交联度逐步增加;另外,添加纳米SiO2粒子后,可显著提高涂膜的力学性能,当纳米SiO2加入量为10%时,涂膜硬度达到4H,附着力达到1级;纳米SiO2的加入对涂膜的外观有一定影响,随着纳米SiO2加入量的增加,涂膜由无色透明变成淡白色略透明,因此为保证外观质量及涂膜力学性能,纳米SiO2加入量以在10%以内最好;热失重分析证明纳米SiO2粒子的添加对材料的耐热性能没有明显影响.     

纳米纤维素晶须改性羧酸型水性聚氨酯的合成及性能

以蓖麻油（CO）、22双（羟甲基）丙酸（DMPA）、异佛尔酮二异氰酸酯聚氨酯（IPDI）为主要原料合成了植物油基水性聚氨酯（WPU）,通过酸解法制得的纳米纤维素晶须（CNC）与WPU超声物理共混,利用纳米纤维素晶须与WPU基体之间强烈的氢键作用制得纳米复合材料（WPU/CNC）涂膜。通过红外光谱、粒径分析、扫描电子显微镜、热失重分析、超热扫描量热分析等方法来测试涂膜的性能。研究表明,在CNC的添加量为0.25 %（质量分数,下同）时,可获得分散性良好及性能优异的聚氨酯涂膜,纳米复合材料的拉伸强度从17.56 MPa增强到27.96 MPa;并且涂膜的热稳定性,硬段的分解温度及软段的玻璃化转变温度（Tg）也得到了很好的改善。     

纳米纤维素增强磺酸/羧酸型水性聚氨酯的研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、蓖麻油(CO)、聚醚(N210)、二羟甲基丙酸、氨基磺酸盐(A95)为主要原料合成了植物油改性的磺酸/羧酸型水性聚氨酯,并使用自制备的纳米纤维素对水性聚氨酯进行了纳米增强。通过环境扫描电镜(SEM)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(A鄄TR-FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TGA)等分析仪器进行表征。研究发现,在水性聚氨酯基质中加入低含量的纳米纤维素,获得了良好的分散性以及显著的增强效果,仅1%的纳米纤维素含量可以把拉伸强度由5.43 MPa提高到12.22 MPa,而杨氏模量也在4%的纳米纤维素含量时达到了其最大值4.84MPa。水性聚氨酯的热稳定性,在硬段分解温度范围内也得到了提高。结果显示,纳米纤维素对水性聚氨酯有显著的增强效果。     

硅烷封端蓖麻油改性聚氨酯预聚物合成及性能研究

以可再生的蓖麻油、聚酯多元醇、甲苯二异氰酸酯为原料,合成出异氰酸酯基封端蓖麻油改性聚氨酯预聚体;再与γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH 550)反应,制备出硅烷封端蓖麻油改性聚氨酯预聚物。采用红外光谱对预聚体结构进行了定性分析,采用热失重对成膜物进行热性能分析,并测试了成膜物的力学性能。结果表明,异氰酸酯基封端蓖麻油改性聚氨酯与KH 550的较佳反应温度为70℃,反应时间为4 h;随固化温度的增加,硅烷封端蓖麻油改性聚氨酯胶膜的表干时间缩短,固化温度大于30℃后下降趋势趋于平坦;固化膜能在230℃前保持稳定,其拉伸强度达到11.6 MPa、拉断伸长率为460%,与蓖麻油改性聚氨酯相比分别提高37.8%、22.1%。     

聚氨酯弹性体/纳米二氧化硅协同改性聚氯乙烯及其力学性能

用聚氨酯(PU)弹性体/纳米SiO2复合材料协同改性聚氯乙烯(PVC),用反应挤出一步法成型工艺制备了PU弹性体/纳米SiO2/PVC复合材料,对挤出速率和温度进行了考察,并对复合材料力学性能的影响因素进行了研究。结果表明,制备该复合材料的最佳工艺条件是螺杆转速为40～50r/min、挤出机均化段温度为180～190℃;用分散于液化二异氰酸酯中的纳米SiO2制备的复合材料的性能优于用分散于聚醚二元醇中的纳米SiO2;PU弹性体和纳米SiO2能协同增韧PVC,两者质量比为5/1时增韧改性的效果最佳。当PU弹性体/纳米SiO2/PVC(质量比)为5/1/20时,复合材料的综合力学性能最优,冲击强度达到45.6kJ/m2,拉伸强度为50.3MPa。     

GMCO/TiO_2复合改性有机硅苯丙树脂涂膜的制备及性能研究

利用马来酸酐和KH560对可再生资源蓖麻油进行改性,将—Si(OCH3)3引入到蓖麻油分子中得到了KH560和马来酸酐共改性蓖麻油(GMCO),利用核磁(1H-NMR)、全反射红外光谱(ATRFTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)对GMCO的结构进行了表征。以KH560作为偶联剂通过溶胶-凝胶法将GMCO和钛溶胶与有机硅苯丙树脂进行复配得到GMCO/TiO2复合改性有机硅苯丙树脂涂膜,通过全反射红外光谱(ATR-FTIR)对产物结构进行了表征,并进行了热重分析(TG)及涂膜性能测试,结果表明:成功地对有机硅苯丙树脂进行了改性,改性后的涂膜其稳定性得到了提高,钛原子的引入能提高涂膜的附着力,且GMCO的引入及其用量的增加能分别改善涂膜的柔韧性和疏水性。     

单组分水性纳米SiO2 /PU粘接剂的制备与性能研究

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚酯、蓖麻油、纳米SiO2等为主要原料,采用原位聚合复合工艺制备了单组分水性纳米SiO2/聚氨酯粘接剂.讨论了多元醇、纳米材料及其加入方式对所制备产品性能的影响,并通过扫描电镜、DMA动态仪、DSC差热扫描量热仪进行了分析.结果表明,以蓖麻油和聚酯为多元醇组分采用原位聚合复合方法所制备的单组分水性纳米SiO2/聚氨酯粘接剂的粘接强度最好;纳米SiO2的加入,破坏了聚氨酯硬段的结晶,消除了各向异性,同时提高了其模量,降低了内耗因子,但对材料的热分解性能影响不大.     

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.     

有机硅/丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成及性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、聚酯二元醇(XH-111)、丙烯酸羟乙酯(HEA)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)等为主要原料,分别制得HEA封端和HEA、KH-550共同封端的水性聚氨酯乳液,再加入丙烯酸酯单体进行自由基引发聚合,分别制备出丙烯酸酯改性和丙烯酸酯、KH-550共同改性的水性聚氨酯复合乳液。通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)、X射线衍射分析(XRD)和力学性能测试,对改性水性聚氨酯乳液的结构和胶膜的热稳定性、结晶性和力学性能进行了考察。结果表明,改性水性聚氨酯的结晶性降低,热稳定性提高。当w(丙烯酸酯)增大到20%,w(KH-550)增大到15%时,胶膜的拉伸强度由5.6 MPa增加到23.9 MPa,断裂伸长率由491%降到247%。     

油溶性单组分聚氨酯灌浆材料的研制

以聚醚多元醇、蓖麻油、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)和助剂等为原料,制得了单组分油溶性聚氨酯(PU)灌浆材料。研究了PU预聚体的配方、反应条件、蓖麻油及增塑剂的用量对该灌浆材料性能的影响。研究结果表明,当蓖麻油用量为混合醇质量的70%时,该灌浆材料所形成的固结物压缩强度较高(为32.5MPa),适用于加固地表和防水兼备的工程。     

环氧改性蓖麻油基水性聚氨酯树脂的结构与性能

用蓖麻油（CO）、聚四氢呋喃醚二醇（PTHF）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、二羟甲基丙酸（DMPA）、环氧树脂（E—12）合成了水基聚氨酯树脂，去离子水乳化得到蓖麻油交联改性和环氧复合改性的水性聚氨酯乳液。通过拉伸、TG等测试手段表征了乳液的机械性能、热性能及耐化学品性能。结果显示：当蓖麻油的添加量为7．1％，环氧树脂含量为13．7％时，材料的机械性能达到最佳，环氧树脂的引入明显改善了材料的耐水性和耐温性，如耐水性达到120h无异常，耐沸水15min无变化。     

聚氨酯弹性体／纳米二氧化硅改性聚氯乙烯材料的研制

在考察了聚氨酯弹性体/纳米二氧化硅/聚氯乙烯（PU/nano-SiO2/PVC）反应挤出工艺的基础上,采用反应挤出一步法制备了PU弹性体/nano-SiO2改性的PVC材料,并对其力学性能进行了实验研究。结果表明,PU/nano-SiO2的质量比为5∶1时,增韧改性效果最佳,PU弹性体和nano-SiO2能协同增韧PVC,且nano-SiO2具有补强作用,当PU/nano-SiO2/PVC质量比为5∶1∶20时,改性材料的综合性能最优,此时样品材料的冲击强度达到45.6kJ/m2,拉伸强度为50.3MPa。     

Preparation and properties of castor oil‐based polyurethane/α‐zirconium phosphate composite films

Novel castor oil‐based polyurethane/α‐zirconium phosphate (PU/α‐ZrP) composite films with different α‐ZrP loading (0–1.6 wt %) and different NCO/OH molar ratios were synthesized by a solution casting method. The characteristic properties of the PU/α‐ZrP composite films were examined by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermal gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), X‐ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and tensile testing. The results from Fourier transform infrared spectroscopy indicated that strong intermolecular hydrogen bonding formed between α‐ZrP and PU, XRD and SEM results revealed that the α‐ZrP particles were uniformly distributed in the PU matrix at low loading, and obvious aggregation existed at high loading. Because of hydrogen bonding interactions, the maximum values of tensile strength were obtained with 0.6 wt % α‐ZrP loading and 1.5 of NCO/OH molar ratio in the matrix. Evidence proved that the induced α‐ZrP used as a new filler material can affect considerably the mechanical and thermal properties of the composites. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011     

Properties evaluation of the membranes synthesized with castor oil polyurethane and polyaniline

Polymeric membranes for electrodialysis, fuel cells, and other purposes with specific characteristics have been the focus of innumerable researches. The aim of this work was to evaluate membranes of the sulfonated polyaniline and polyurethane, obtained in the presence of the former, regarding its mechanical and electrical properties. Polyurethane (PU) was prepared from castor oil and 4–4‐diciclohexilmethane isocyanate (HMDI). Polyaniline was synthesized by chemical oxidation, as described in the literature, and was sulfonated with chlorosulfonic acid in dichloroethane. Solution membranes were prepared by mixing sulfonated polyaniline (SPAN) and polyaniline doped with p‐toluene sulfonic acid (PAni_TSA) with castor oil and further HMDI. The obtained products were characterized by FTIR, TGA, and DMA. The membrane FTIR brought out the characteristic peaks of PU and polyanilines (TSA e sulfonated), and TGA curve showed a maximum decomposition rate at 350°C, quite different of the polyaniline ones. Nevertheless the SPAN/PU membrane showed very good stability until 250°C. The loss modulus curves show that there was an increase in the PU glass transition temperature with the addition of PAni and SPAN due to the their interaction with the PU chains. POLYM. ENG. SCI. 46:1485–1489, 2006. © 2006 Society of Plastics Engineers.     

环氧树脂蓖麻油双重改性水性聚氨酯皮革涂饰剂的合成与性能

以聚氧化丙烯二醇(PPG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,蓖麻油(CO)和环氧树脂(E-44)为交联剂,采用预聚体分散法合成了一系列用于皮革涂饰的环氧树脂蓖麻油双重改性水性聚氨酯(ECOWPU)。采用FTIR、TEM、DSC、TGA对聚合物结构及膜的性能进行了分析。FTIR表明聚合物中引入了蓖麻油和环氧树脂,羟基和环氧基均参与反应。通过TEM可观察乳液颗粒呈球形,粒径较为均匀。DSC表明,改性后胶膜的微相分离程度增大。TGA表明,环氧树脂和蓖麻油的加入提高了聚氨酯的热稳定性。蓖麻油、E-44含量的增加,均使胶膜拉伸强度逐渐增大,断裂伸长率、吸水率降低。当蓖麻油添加量为4.9%,E-44添加量为7%时,胶膜的综合性能最佳。