磺酸型水性聚氨酯分散液的合成与性能

以聚己二酸丁二醇酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、乙二胺为原料,由自制的乙二胺基乙磺酸钠为亲水性扩链剂,采用预聚体法合成磺酸型水性聚氨酯分散液。研究发现,磺酸型水性聚氨酯分散液固含量高(43.66%),稳定性大于6个月,且性能优于羧酸型水性聚氨酯分散液。     

磺酸盐型水性聚氨酯的研究进展

概述了磺酸盐型水性聚氨酯的性能特点,论述了磺酸盐型WPU的类型及其制备技术。磺酸盐亲水基团的引入方式有多种,可以通过小分子扩链剂引入,也可通过含有磺酸基团的聚酯或聚醚引入,或同时采用多种方式引入;除了磺酸盐亲水基团外,还可在水性聚氨酯的分子结构中引入羧酸基团、非离子型亲水基团等,形成混合内乳化剂,可大大提高水性聚氨酯合成过程的稳定性,并降低总亲水性基团含量,从而提高WPU的耐水性及其他性能。     

水性聚氨酯合成及其在玻纤上的应用

介绍了用于玻璃纤维的表面处理时,对水性聚氨酯的特别要求.实验采用二异氰酸酯与聚醚二元醇、亲水扩链剂反应合成水性聚氨酯.讨论了合成工艺和亲水扩链剂加入量等因素对水性聚氨酯性能的影响.研究发现:调整合成工艺参数、亲水扩链剂加入量能实现溶液的亲水性、弱阴离子性与成膜性能于玻纤应用中的最佳统一.     

新型磺酸型扩链剂及其聚氨酯脲水乳液的制备及表征

用三羟甲基丙烷单烯丙基醚(TMPME)与亚硫酸氢钠进行自由基加成反应,合成出一种新型的磺酸型扩链剂三羟甲基丙烷单亚丙基醚磺酸钠(TMPMS),并将乙烯脲(EU)引入分子链中合成了磺酸型聚氨酯脲水乳液。结果表明,用TMPME、EU合成的磺酸型聚氨酯脲水乳液稳定性良好,临界固体质量分数可达到58.7%。其乳液成膜物的耐热性和力学性能都高于羧酸型扩链剂制得的水性聚氨酯脲。     

本期导读

正近年来,环保、功能化一直是涂料行业发展的主旋律,尤其在政策引导和频频跃入大众视野的环境污染事件,使得不论是生产企业还是用户,都更加关注涂料生产全过程的环保性。水性化仍是人们研究的热点,这不仅体现在原辅材料研发生产、溶剂型涂料转型,也体现在涂料的生产后处理上。张淼等为改善阳离子型水性聚氨酯的耐黄变性能等,从亲水性扩链剂结构入手,合成了一种亲水离子位于聚氨酯结构的侧链,且结构中不含有β氢的阳离子亲水扩链剂,并将其用于阳离子水性聚氨酯的合成。研究表明:与常用的主链型阳离子亲水扩链剂比较,     

TMPMH扩链剂合成磺酸型水性聚氨酯的性能研究

用三羟甲基丙烷单烯丙基醚(TMPME)和亚硫酸氢钠进行烯烃自由基加成反应生成三羟甲基丙烷单亚丙基磺酸钠醚(TMPMS),经盐酸酸化,成功合成了一种新型的液态磺酸型扩链剂三羟甲基丙烷单亚丙基磺酸醚(TMPMH),并以此作为扩链剂制备出高固含量的水性聚氨酯乳液。通过质谱(MS)、红外光谱(FT-IR)、热失重分析(TGA)等手段对磺酸型扩链剂的化学结构、产物热稳定性进行了初步表征;通过透射电镜(TEM)、粒径分析等手段对乳液相关性质进行了初步表征。结果表明,合成的液态磺酸型扩链剂纯度高,热稳定性好,起始分解温度达110.8℃;以此作为水性扩链剂制备出磺酸型水性聚氨酯乳液,乳液粒径在100 nm左右,且呈单一分布,乳液的临界固含量(S_η)高达56.9%,远高于羧酸型水性聚氨酯乳液(S_η=39.8%)。     

一种磺酸型水性聚氨酯扩链剂的合成、表征及应用

以自制的中间体N,N-二(2-羟乙基)-2-氨基丙烯为原料,对其进行磺化反应,控制温度、时间和摩尔比反应合成磺酸型水性聚氨酯扩链剂N,N-二(2-羟乙基)-2-氨基丙磺酸钠,借助核磁氢谱(¹H NMR)、红外光谱(FTIR)、元素分析、X射线衍射(XRD)等手段对合成产物进行了组成、结构和结晶性表征,用热重分析仪表征了产物的热稳定性。根据产物的磺化度确定最佳的合成工艺:反应温度为90℃,反应时间为8 h,N,N-二(2-羟乙基)-2-氨基丙烯和亚硫酸氢钠(NaHSO₃)的物料比为1:2.5,磺化率可达到94%以上。分别以二羟甲基丙酸(DMPA)和自制磺酸型单体作为亲水扩链剂制备羧酸型水性聚氨酯(CWPU)和磺酸型水性聚氨酯(SWPU),其性能对比结果表明:SWPU相比于CWPU具有较好的亲水性和耐热性能;固含量及稳定性方面,SWPU也是优于CWPU的。     

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%。     

DDI型水性聚氨酯的合成研究

用二聚酸二异氰酸酯(DDI)合成了一系列水性聚氨酯,研究了不同多元醇、亲水扩链剂、R值和扩链剂官能度对DDI型水性聚氨酯性能的影响,并在皮革上进行了应用试验。结果表明,DDI型水性聚氨酯硬度较小、伸长率较高、耐水白性较好,可以改善皮革的光亮度、手感、耐划伤性和耐水白性。     

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％)。     

DHPA扩链剂合成磺酸型水性聚氨酯的性能研究

合成了一种新型磺酸型扩链剂1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA),并通过红外光谱法证明了其化学结构。利用这种扩链剂与异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚多元醇等反应,制备出固含量高、热稳定性好和力学性能好的磺酸型水性聚氨酯(SWPU)乳液及薄膜。与同时合成的羧酸型水性聚氨酯(CWPU)对比发现,SWPU乳液的固体质量分数可达50%以上,而CWPU乳液固体质量分数不超过40%;SWPU乳液的粒径比CWPU小,粒径分布窄;SWPU薄膜具有更好的热稳定性和弹性模量;SWPU薄膜耐溶剂性比CWPU薄膜好,但耐水性比CWPU薄膜差。     

悬臂型阳离子水性聚氨酯分散体的合成

以2-乙基 -2-羟甲基氧杂环丁烷与二甲胺为原料，合成了一种亲水离子位于聚氨酯结构的侧链、且结构中不含有 β氢的阳离子亲水扩链剂 ——N，N-二甲基 -2-（二羟甲基）丁胺（DMDMOBA），将其作为扩链剂合成了阳离子水性聚氨酯。采用 ¹H NMR和液质联用对 N，N-二甲基 -2-（二羟甲基）丁胺进行结构表征，采用马尔文激光粒度仪对阳离子水性聚氨酯乳液的粒径进行测试，采用拉伸试验机对聚氨酯胶膜拉伸强度进行测试。结果表明：与常用阳离子亲水扩链剂 N-甲基二乙醇胺（MDEA）比较，新型扩链剂合成的阳离子水性聚氨酯的亲水离子位于聚氨酯侧链，其自乳化能力好于主链型阳离子水性聚氨酯，且具有更好的抗黄变性能，合成的水性聚氨酯胶膜力学性能也优于主链型阳离子水性聚氨酯。     

磺酸型水性聚氨酯分散液的制备方法与性能

叙述了磺酸型水性聚氨酯分散液的分散性、固含量以及胶膜性能,除与低聚物二元醇、二异氰酸酯、扩链剂种类及合成工艺有关外,与磺酸根在聚氨酯大分子中的引入方式密切相关.从磺酸根不同引入方式,即磺酸根是从链端引入还是在链上引入,链上引入又分软段引入和硬段引入,详细介绍了不同引入方式和制备磺酸型水性聚氨酯分散液的工艺及性能.     

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。     

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℃。     

水性聚氨酯用磺酸型扩链剂的制备与性能研究

以乙二胺与2-氯乙基磺酸钠为原料,优化合成条件为氢氧化钠调节反应液pH为10,2-氯乙基磺酸钠采用滴加的方式,以无水乙醇判断反应终点,合成了水性聚氨酯用磺酸型扩链剂N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸钠。采用红外光谱、核磁氢谱、核磁碳谱、X射线衍射、元素分析等手段对产物进行了表征和结构分析,结果表明:以本文所述方法制得的产物提纯后纯度可达98.2%,作为亲水扩链剂可成功制备出高固含量低黏度的磺酸型水性聚氨酯分散液。     

水性聚氨酯亲水扩链剂的研究进展

介绍了水性聚氨酯(WPU)亲水扩链剂的种类、合成方法及其对WPU性能的影响,重点对阴离子型亲水扩链剂进行了分类和介绍。综述了国内外WPU亲水扩链剂的研究现状,并对其发展前景提出了展望。     

新型磺酸型水性聚氨酯的合成与研究

合成了一种新型磺酸型水性聚氨酯扩链剂,通过红外光谱、核磁共振等方法证明了其化学结构,并与异佛尔酮二异氰酸酯、聚酯多元醇反应,制备出了高固含量、高性能的磺酸型水性聚氨酯(WPUS).与合成的羧酸型水性聚氨酯(WPUC)对比发现:(1)WPUS的固含量可达50％以上,而WPUC最高仅有38％;(2)WPUS的粒径比WPUC更小;(3)WPUS具有更好的热稳定性;(4) WPUS的弹性模量远远高于WPUC,且断裂伸长率仍保持较高水平;(5)WPUS耐水性不如WPUC,但耐溶剂性比WPUC好.     

阳离子水性聚氨酯的合成研究

采用甲苯二异氰酸酯（TDI）与聚酯二醇、亲水扩链剂和其它多元醇反应合成阳离子水性聚氨酯乳液，讨论了扩链剂的种类、加料方式、添加量及中和度等对聚酯乳液及其涂膜性能的影响。研究发现，采用N－甲基二乙醇胺为亲水扩链剂，用饥饿加料的方式，在中和度等对聚氨酯及共涂膜性能的影响。研究发现，采用N－甲基二乙醇胺为亲水扩链剂，用饥饿加料的方式，在中和度为90％－100％时合成的阳离子水性聚氨酯乳液具有良好的贮存稳定性，涂膜具有较好的机械性能和耐水性。     

玻璃纤维浸润剂用聚氨酯的制备

采用异氟尔酮二异氰酸酯与聚酯二元醇为主要原料,以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,以乙二胺为小分子扩链剂,采用预聚体法合成了可以应用于玻纤浸润剂中的阴离子水性聚氨酯。考察了异氰酸根指数R、DMPA、蓖麻油及扩链剂的用量对水性聚氨酯及胶膜性能的影响,得出了制备蓖麻油改性阴离子型水性聚氨酯的最佳配方,并将其应用在玻纤中。