非离子型自乳化水性环氧树脂的制备与性能表征

以甲苯二异氰酸酯(TDI)为桥梁,将聚乙二醇-1000(PEG-1000)接枝到环氧树脂(EP)链段中,并在EP分子链上引入了亲水性聚氧乙烯链段,经去离子水乳化后,制得非离子型自乳化水性EP乳液;以水溶性三乙烯四胺为固化剂,将其加入到上述乳液中,制得水性EP涂膜。研究结果表明:该乳液的离心稳定性良好,其平均粒径为30 nm左右,并且粒径呈单峰分布;水性EP涂膜的铅笔硬度达到3H,并且其附着力、耐酸碱性和耐水性等俱佳。     

硅溶胶改性水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液的性能研究

采用异氰酸酯基团封端的聚氨酯预聚体与硅溶胶混合的方法,制备出了水性聚氨酯丙烯酸酯 /硅溶胶纳米复合乳液,探究了分散在聚氨酯预聚体中的硅溶胶颗粒的粒径和复合漆膜中硅溶胶的含量对漆膜性能的影响。研究发现,分散在聚氨酯预聚体中的 19 nm小粒径硅溶胶颗粒容易团聚,漆膜性能较差;相比之下, 91 nm的硅溶胶无机粒子在乳液中具有良好的分散稳定性。复合漆膜中硅溶胶的含量对漆膜的吸水率和力学性能有明显影响,但对漆膜硬度、附着力和光泽的影响较小。结果表明,硅溶胶粒子粒径为 91 nm,加入量为复合乳液质量的 30%时漆膜性能最佳,吸水率为2. 67%,铅笔硬度为 3H,拉伸强度为 5. 77 MPa,断裂伸长率为 564. 58%,硅溶胶与树脂基质相容性最好。并且与未改性的聚氨酯丙烯酸酯漆膜相比,复合漆膜的耐水性和热稳定性显著提高。     

高硬度UV固化水性聚氨酯的合成与性能

以聚四氢呋喃醚与聚环氧丙烷醚为柔性链段合成水性光固化聚氨酯,并制备乳液。研究了聚醚软段和小分子扩链剂的类型对乳液和涂膜性能的影响,以及固化时间、光引发剂的添加量对涂膜硬度的影响。采用红外光谱(FT-IR)对树脂的结构进行表征,并采用动态光散射法(DLS)对乳液的粒径进行分析。结果表明:乳液平均粒径65 nm;乳液经高温稳定测试、离心测试、冻融测试和稀释测试后絮凝率均2.6%,具有很好的稳定性;实验所得乳液在木材表面涂覆,基材光泽稍有提高;涂膜耐冲击性50 cm,附着力为1级,铅笔硬度达到5H。     

相对分子质量和聚醚含量对双组分水性聚氨酯性能的影响

合成了3组不同相对分子质量和聚醚含量的端羟基水性聚氨酯,考察了其乳液性能和涂膜性能,并研究了聚氨酯的相对分子质量和聚醚含量对乳液和涂膜性能的影响。研究表明:随着聚氨酯相对分子质量的增大,乳液粒径增大,粒径分布变宽,涂膜吸水率下降。聚醚链段含量升高,乳液粒径减小,粒径分布变窄,涂膜吸水率升高。通过对聚氨酯分子结构的优化,涂膜硬度达到4H,耐冲击性50 cm,对折3次后裂痕长度小于0.5 mm,吸水率为11.94%。     

羟基聚丙烯酸酯乳液制备及其在WPU涂料中的应用

制备了不同羟值的硬核软壳型羟基聚丙烯酸酯乳液,将其与助剂混合配制水性双组分聚氨酯涂料的A组分,以亲水改性多异氰酸酯为B组分,配制聚氨酯清漆和色漆。研究了涂料固化过程中乳液粒径的变化,测试了白色和黑色水性漆的涂膜性能。结果表明,在优选条件下,涂膜硬度达到H级,耐冲击性能良好,附着力、柔韧性均达到最大等级;由于羟基反应完全,漆膜耐水性优异,黑色漆膜浸水超过30 d无变色、对铁板无锈蚀。     

聚乙二醇改性环氧丙烯酸阴极电泳涂料用乳液的制备

以聚醚多元醇改性环氧丙烯酸酯为主体树脂制备了阴极电泳涂料用乳液。讨论了聚醚多元醇的种类和用量对改性环氧丙烯酸乳液及其涂膜性能的影响,以及扩链反应温度和时间对环氧基转化率的影响。通过红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)对改性前后的环氧丙烯酸阳离子树脂进行了表征。试验发现,以PEG1000为扩链剂,用量为13%~14%,在90°C下反应4h,制得的改性环氧丙烯酸乳液平均粒径65.49nm,ζ电位58.3mV,乳液黏度0.21Pa.s,常温下放置300d未分层。改性后的阴极电泳涂料漆膜柔韧性为0.5mm,附着力0级,硬度2H,冲击强度50kg.cm,耐水性达到208h,性能明显优于改性前的漆膜。     

有机硅聚醚嵌段聚氨酯乳液的研究

合成了稳定的有机硅聚醚嵌段聚氨酯乳液，通过透射电镜、旋转粒度分布仪、电子拉力机和动态力学性能测试等方法研究了有机硅链段的含量和链长对乳液及其膜性能的影响。结果表明，有机硅链段含量增加。PSU复合乳液稳定性下降，乳液粒径分布由单分散变成多分散。此外，有机硅链段分子质量对PSU膜的微相结构有重要影响，增加PSiO软段有利于体系硬段的微相分离，短的PSiO链与长的聚醚链相容性更好。     

低VOC低成膜温度水性聚氨酯分散体的合成与表征

以环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸羟丙酯(HPA)复合改性水性聚氨酯(WPU),制得以丙烯酸酯为核,聚氨酯为壳,HPA为核壳之间桥连的核壳交联型PUA复合乳液。实验研究结果表明:这种复合乳液可以达到较高硬度漆膜(1H以上),最低成膜温度(2～5℃左右)。MMA添加量增大,涂膜硬度、耐水性逐渐提高,乳液的稳定性则随着降低。当MMA含量为20%左右时综合性能较好。     

羟烃基聚硅氧烷改性水性聚氨酯的合成

以二(4-羟基丁基)四甲基二硅氧烷(HT)为封端剂,以四甲基氢氧化铵为催化剂,通过八甲基环四硅氧烷(D_4)开环聚合,制备了不同相对分子质量的羟烃基聚硅氧烷;以聚醚、二苯甲烷二异氰酸酯、羟烃基聚硅氧烷为原料,1,4丁二醇为扩链剂,二羟甲基丙酸为亲水性扩链剂,合成了系列羟烃基聚硅氧烷改性水性聚氨酯(WPU)分散体。考察了羟烃基聚硅氧烷相对分子质量及用量对WPU乳孔液的稳定性、乳液粒径以及胶膜涂层硬度和附着力的影响。结果表明:羟烃基聚硅氧烷改性WPU乳孔液分散稳定性优异,在聚碳酸酯板上涂膜的附着力良好,而硬度范围的跨度相当大(2H~6B);涂膜的综合性能以n(HT):n(D_4)为1:8的羟烃基聚硅氧烷质量分数约为4%时最佳,附着力达到ASTM 5B,硬度为H。     

HDI三聚体改性聚氨酯水分散体的合成与性能

采用己二异氰酸酯(HDI)三聚体(HT)合成交联改性聚氨酯水分散体(HPUD),考察了HT添加量对HPUD涂膜的耐水性、耐溶剂性、表干时间、硬度、光泽以及交联度的影响。通过粒径分布仪、热重分析仪(TGA)和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)分别对HPUD乳液贮存过程中粒径的变化、涂膜热稳定性与分子结构进行表征,结果发现,引入质量分数5%～10%的HT可提高聚氨酯涂膜的表干速率和交联度,当w(HT)=10%时,HPUD涂膜具有最佳的综合性能,涂膜表干时间为45min,交联度为80%,吸醇率为78%,吸水率为7%。同时还发现,HPUD涂膜硬度上升速率较快,但最终硬度较未改性聚氨酯水分散体(PUD)有所降低;粒径分析表明,当w(HT)≥20%时,HPUD贮存过程中乳液粒径增大,贮存稳定性下降;TGA分析表明,HPUD涂膜具有较好的热稳定性。     

环氧树脂/氨丙基硅氧烷复合改性水性聚氨酯

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚丙二醇(PPG-1 000)和二羟甲基丙酸(DMPA)为基础单体预先合成聚氨酯预聚体;采用二乙醇胺开环环氧树脂、氨丙基硅氧烷复合改性制备水性聚氨酯乳液。分别研究了环氧树脂、氨丙基硅氧烷用量对乳液及其涂膜性能的影响,通过傅里叶红外光谱仪、马尔文激光粒度仪和热重分析等方法对乳液及涂膜性能进行了表征。结果表明:当环氧树脂用量为5.6%、氨丙基硅氧烷用量为3%时,制备的水性聚氨酯乳液稳定性好,涂膜附着力为1级,铅笔硬度可达2 H,耐水及耐热性能明显提高。     

水性聚氨酯性能的影响因素研究

以聚四氢呋喃二醇（PTMG-1000）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、甲苯2,4-二异氰酸酯（TDI）为主要原料,二羟甲基丙酸（DMPA）为亲水性扩链剂,1,4-丁二醇（BDO）和乙二胺（EA）为小分子扩链剂,在不同条件下制备了系列水性聚氨酯分散体并制备胶膜。通过对胶膜硬度、吸水率以及附着力等的研究,分析分子结构及分散条件对乳液稳定性和胶膜性能的影响。     

多官能度扩链剂对水性光敏聚氨酯丙烯酸酯性能的影响

用IPDI、DMPA、PMTG（1000）、HEMA分别合成非扩链型和扩链型光敏聚氨酯丙烯酸酯（PUA）水分散液。通过红外光谱（FTIR）和动态热力学分析测试仪（DMA）对非扩链型与扩链型聚氨酯丙烯酸酯的结构和热力学性能进行了表征比较,同时从黏度、光固化速率、耐溶剂性、附着力、硬度和吸水性等方面对两种PUA乳液（涂膜）性能做了比较。研究结果表明：加入扩链剂丙三醇合成的聚氨酯丙烯酸酯树脂不仅涂膜的硬度大大地增强,而且亲水性、光固化速度和玻璃化转变温度（从-54．02℃提高到-37．78℃）也明显提高。     

聚氨酯硬段含量变化对酪素/聚氨酯乳液及胶膜性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG1000)、二羟甲基丙酸(DMPA)、一缩二乙二醇(DEG)等为主要原料,固定酪素与聚氨酯的比例,通过改变聚氨酯硬段含量,制备出系列酪素/聚氨酯乳液(CWPU)。讨论了聚氨酯硬段含量的变化对CWPU状态、胶膜力学性能和热机械性能的影响。结果表明,随着聚氨酯硬段含量增加,聚氨酯分子之间、聚氨酯与酪素分子之间的氢键作用力增大,CWPU的粒径增大,分布变宽,乳液的粒径主要分布在100 nm左右;拉伸性能先增大后减小,硬段含量为64.61%时的拉伸强度达到41.75 MPa,断裂伸长率为344.75%。     

有机硅改性丙烯酸酯乳液的制备及其作为水性指甲油的应用

采用带有双键的有机硅单体对丙烯酸酯乳液进行改性,并添加反应型乳化剂代替传统乳化剂,通过乳液聚合法合成了有机硅改性丙烯酸酯乳液体系(KHPA)。采用红外光谱对产物的结构进行了表征,通过粒径分析仪、力学试验机、涂膜性能测试等手段重点探讨不同含量有机硅单体对乳液及涂层的粒径、剥离性能及漆膜复合性能的影响。红外分析表明,有机硅单体成功参与反应,当有机硅单体含量从0增至3%时,乳液粒径从126.8nm减小至92.56nm,涂膜的初期剥离力由0.8m N·m~(-1)下降至0.57m N·m~(-1)。通过添加一定助剂得到一种耐水性,附着力,铅笔硬度,耐磨耗性等漆膜性能优良的水性可剥离指甲油体系。     

聚甲基苯基硅氧烷改性环氧树脂的自乳化性能

以甲基丙烯酸、苯乙烯为接枝反应单体,过氧化二苯甲酰为引发剂,实现了聚甲基苯基硅氧烷(PMPS)改性环氧树脂的自乳化。研究了PMPS含量对乳液粒径、稳定性的影响;考查了乳液固化后漆膜的热稳定性、耐盐雾性能、机械性能等。结果表明当PMPS质量分数在40%时,乳液粒径成单峰分布,平均粒径为324.9 nm,以3 000 r/min转速离心15 min无沉淀,固化后的漆膜耐冲击、耐弯曲性能良好,500 h盐雾试验后漆膜完好。     

常温自交联型水性聚氨酯的制备与性能研究

通过引入5-羟基-2-戊酮合成了一种在分子主链中含酮羰基的聚氨酯预聚体,分散乳化后加入己二酸二酰肼(ADH)混合制备出常温自交联的水性聚氨酯乳液,在常温(25℃)条件下稳定储存6个月不分层沉底。经实验证明,5-羟基-2戊酮与己二酸二酰肼物质的量的比为1∶0.6时漆膜性能最佳,硬度达到2 H,磨耗仅0.07 g/100 r,耐乙醇擦拭可以达到32次不透底。     

水性聚氨酯/硅溶胶复合涂层的制备与性能

将水性聚氨酯乳液与硅溶胶共混,制备了水性聚氨酯/硅溶胶复合乳液。采用TEM、激光粒度分析仪、流变仪、ATR-FTIR、TG对复合乳液及其涂膜进行表征,探讨了硅溶胶用量对复合涂膜性能的影响。ATR-FTIR分析表明,聚氨酯分子和硅溶胶之间可以形成氢键,但不存在化学键结合;TEM、激光粒度分析测试表明,硅溶胶质量分数的增加,使复合乳液粒子粒径增大,粒度分布变宽,当硅溶胶质量分数20%后,乳胶粒子间易发生团聚;流变分析发现,加入硅溶胶后,乳液的表观黏度(ηa)增大,假塑性增强。性能测试结果表明,硅溶胶质量分数20%时,复合乳液具有好的储存稳定性,复合涂膜表现出很好的热稳定性,48 h吸水率仅为18.94%,同时表现出很好的耐溶剂性能,拉伸强度达到28.98 MPa,铅笔硬度达2H,附着力0级。     

低温固化环氧阴极电泳涂料的制备

采用乙二醇单丁醚和甲乙酮肟对甲苯二异氰酸酯(TDI)进行全封闭,并将其加入到二乙醇胺改性的环氧树脂乳液中进行混合搅拌,制备了一种低温固化环氧阴极电泳涂料。研究了封闭反应温度、TDI用量和接枝反应温度对漆膜性能的影响,确定了适宜的工艺条件:甲乙酮肟封闭反应温度为40°C,接枝反应温度80°C,TDI质量分数为15%左右。在此条件下制备的漆膜可以在150°C/30min的条件下固化,所得漆膜厚度20μm,光泽70°,附着力1级,柔韧性1mm,铅笔硬度3H,冲击强度>50kg.cm,耐水性>800h,达到设计要求。     

乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷接枝共聚环氧乳液

采用甲基丙烯酸、苯乙烯和乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷(VPMPS)为接枝反应单体,在过氧化二苯甲酰引发下,实现了环氧树脂的自乳化。通过粒径和离心稳定性分析以及涂膜接触角、耐盐雾性和力学性能测试研究了VPMPS含量对乳液和涂膜性能的影响。结果表明,当VPMPS添加质量分数为10%时,乳液粒径呈单峰分布,平均粒径为275.6 nm,9 000 r/min转速离心15 min乳液无沉淀,固化后的涂膜的冲击、弯曲及耐500 h盐雾性能良好。