扩链交联剂对水性聚氨酯乳液性能的影响

分别以一缩二乙二醇(DEG)、乙二醇(EG)、1,4-丁二醇(BDO)、乙二胺(EDA)及三羟甲基丙烷(TMP)为扩链交联剂,液化MDI为异氰酸酯组分,聚醚二醇(PPG)为低聚物多元醇组分,采用预聚体法制备了一系列水性聚氨酯(WPU)。通过万能材料试验机、热重分析(TG)、差示扫描量热仪(DSC)等表征手段研究了扩链交联剂对水性聚氨酯乳液及胶膜性能的影响。结果表明:BDO型WPU乳液粒径最小,黏度最大,稳定性最好;TMP型WPU胶膜具有最大拉伸强度,DEG型WPU胶膜具有最大断裂伸长率;TMP型WPU胶膜耐热性最好。     

短链和长链交联剂对水性聚氨酯性能的影响

采用不同链长的交联剂三羟甲基丙烷(TMP)、蓖麻油(CTO)和改性蓖麻油(MCO),通过预聚体混合法合成了3种内交联的水性聚氨酯(WPU)分散液。借助激光粒度分析仪、电子拉力试验机和热失重分析详细研究了不同链长交联剂对WPU乳液和胶膜性能的影响。研究结果表明:TMP交联的WPU具有较小的平均粒径和较窄的粒度分布,其胶膜具有较好的力学性能和耐热性;CTO交联的WPU则具有较大的粒径和较宽的粒度分布,但其胶膜具有更好的耐水性;MCO交联的WPU胶膜具有更高的相混合程度和最高的吸水率。     

交联剂种类对水性聚氨酯性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),聚醚多元醇N210、N220为主要原料,分别采用聚醚三元醇N330,蓖麻油(C.O),三羟甲基丙烷(TMP),季戊四醇(PER)为交联剂,合成了一系列状态稳定的水性聚氨酯乳液,探讨了不同种类的交联剂对胶膜力学性能、胶膜耐水性以及耐热性能的影响。实验表明,用TMP交联改性的水性聚氨酯(WPU)胶膜力学性能和耐水性较为优异,用N330和C.O.交联改性的胶膜手感很好,耐热性能也较好,用PER交联改性的胶膜力学性能有所提高,但耐水性能和耐热性能较未改性前反而有所降低。     

硅烷偶联剂改性水性聚氨酯的合成与性能研究

以聚醚210、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性扩链剂,胺类硅烷偶联剂为后扩链剂,按不同配比合成了系列有机硅改性水性聚氨酯分散体。主要考察了硅烷偶联剂质量分数对水性聚氨酯乳液的稳定性、乳液粒径以及胶膜吸水性和耐热性的影响。结果表明,随硅烷偶联剂质量分数的增加,乳液粒径增大,分散稳定性良好,胶膜的耐水性明显提高;胶膜的耐热性能明显提高,并且发生了交联反应;胶膜的ATR红外显示体系中形成的脲键随硅烷偶联剂的质量分数增加而增多。     

不同二胺后扩链对聚酯/聚醚型水性聚氨酯性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(N210)、聚酯二元醇(PBA)为主要原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性扩链剂,一缩二乙二醇(DEG)为小分子扩链剂,乙二胺(EDA)、异佛尔酮二胺(IPDA)为后扩链剂,合成了一系列水性聚氨酯(WPU)乳液。主要考察了后扩链对水性聚氨酯乳液的稳定性,乳液粒径以及胶膜吸水率和力学性能的影响。结果表明,用二胺后扩链之后,乳液稳定性变好,乳液粒径变小,胶膜吸水率减小,耐水性变好,胶膜拉伸强度增加,当采用IPDA后扩链且质量含量为2.7%时,膜的综合性能较好,吸水率相对较低(16.7%),拉伸强度为31.23MPa,断裂伸长率为1022.31%。     

蜜胺树脂交联改性水性聚氨酯的制备与性能研究

首先合成了三羟甲基三聚氰胺(TMM),然后以其为交联剂,聚醚N-220、IPDI为主要原料,制备了蜜胺树脂交联改性水性聚氨酯乳液及其固化胶膜。用核磁共振谱(NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分别表征了TMM和改性材料,采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪、拉力机和铅笔硬度计研究了TMM的含量对改性材料热性能、力学性能、硬度和耐水性的影响。结果表明,随着TMM含量的增加,乳液平均粒径增大;胶膜的机械性能、热稳定性、硬度和耐水性均有所提高,与纯聚氨酯胶膜相比,当TMM添加量为0.005 mol时(此时交联度为25%),改性材料拉伸强度提高了98.25%,断裂伸长率下降了61.9%,初始热分解温度提高了30℃。     

高固含量环氧改性磺酸盐型水性聚氨酯的合成与表征

以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、聚己二酸-1,4-丁二醇酯(PBA)为主要原料,以1,4-丁二醇为小分子扩链剂,以乙二胺基乙磺酸钠为亲水性扩链剂,并用环氧树脂E-51作为改性剂,得到固含量为50%的环氧树脂改性磺酸盐型水性聚氨酯乳液SWPU-E。实验研究了环氧用量对乳液的粒径及其分布和对胶膜力学性能的影响;实验还采用红外、核磁、热重分析等方法对胶膜的结构和热稳定性等进行了深入的分析。结果表明:环氧树脂的羟基和环氧基团参与了反应,生成了环氧改性的水性聚氨酯结构;随着环氧用量的增加,乳液的平均粒径从95.8 nm增加到169 nm,粒径分布变宽;胶膜的拉伸强度随之变大,当环氧用量低于4%时,拉伸强度明显增加,由16.21 MPa增加到43.7 MPa,之后拉伸强度增加缓慢;胶膜的热稳定性随环氧用量的增加得到明显提高,初始分解温度、转折点温度、分解终点温度均朝高温方向移动。     

内交联水性聚氨酯自消光树脂的制备及表征

以聚己二酸己二醇酯二元醇(PHA)、聚己二酸丁二醇酯二元醇(PBA)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丁酸(DMBA)为单体,三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂,乙二胺(EDA)为后扩链剂制备出一系列内交联型水性聚氨酯自消光树脂乳液(PUX膜),进一步将其制备成内交联水性聚氨酯自消光胶膜(PUF)。利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)对乳液结构进行了表征,采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察乳液表面和粒子形貌,并对PUF的光泽度、耐水和耐酸碱性、热力学等性能进行了检测。结果表明:胶膜表面粗糙,自消光树脂乳液平均粒径在1 000 nm以上,光泽度2.0左右,符合消光要求;胶膜在未添加交联剂时的拉伸强度为8.3 MPa,玻璃化转变温度为-45℃,热失重10%时的分解温度为275.7℃,在去离子水、酸和碱溶液中的吸水率分别为29.1%、27.0%和17.2%;交联剂的加入量为0.65%(以单体的总质量计,下同)时,乳胶膜的拉伸强度增大到21.4 MPa,玻璃化转变温度升高到-40℃,热失重10%时的分解温度升高到305.6℃,在去离子水和酸、碱溶液中的吸水率降低为3.2%、6.2%和5.0%。     

交联剂用量对聚氨酯乳液膜性能的影响

由聚醚、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸及三羟甲基丙烷（TMP）等为原料制备交联型聚氨酯乳液。乳液胶膜的性能受交联剂TMP用量影响。交联剂用量越大,胶膜的玻璃化温度越高、断裂伸长率越小、在甲苯中溶胀性越小。当交联剂的摩尔分数约为3％时,拉伸强度最大,吸水率和浸水失重率最小。     

超支化水性聚氨酯共混改性纳米SiO_2水性聚氨酯的制备及性能研究

采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚丙二醇(PPG-2000)和PPG-纳米SiO_2溶胶为原料合成聚氨酯预聚体,用2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)作亲水扩链剂并用1,4-丁二醇(BDO)、三羟甲基丙烷(TMP)作小分子扩链剂进一步提高相对分子质量,再用乙酸酐封端的超支化水性聚氨酯(AWHBPU)进行共混改性,采用内乳化法制备了超支化水性聚氨酯共混改性纳米SiO_2水性聚氨酯。研究了超支化水性聚氨酯共混改性纳米SiO_2水性聚氨酯乳液的粒径及稳定性、黏度以及胶膜的热性能和力学性能。结果表明,AWHBPU含量4%的乳液体系较稳定;随着AWHBPU的引入,乳液黏度先减小后增大,当AWHBPU添加量为4%时,乳液黏度最小为66.55 mPa·s;当AWHBPU添加量为6%时,试样的最大拉伸强度可达到18.92MPa。     

三聚氰胺改性水性聚氨酯乳液的制备与性能

以甲苯二异氰酸酯接枝三聚氰胺(T-M)、聚醚N-210、聚醚N-220、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,采用原位聚合法制备了三聚氰胺改性水性聚氨酯乳液及其固化胶膜。用傅里叶变换红外光谱表征了T-M和产物。考察了T-M含量与乳液黏度及粒径的关系。采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪、拉力机和扫描电镜探讨了T-M含量对胶膜热性能、力学性能和微观形貌的影响。结果表明,随着T-M含量增加,乳液平均粒径增大,并且粒径分布变宽,黏度降低;胶膜的热稳定性和耐水性均有所提高,拉伸强度先增大后减小,断裂伸长率降低。与纯聚氨酯胶膜相比,当T-M添加量为3.0%时,改性材料拉伸强度提高了110%,断裂伸长率下降了1/2,失重50%时的热分解温度提高了8.4°C。     

羟基硅油改性磺酸型水性聚氨酯的合成及性能

以磺酸型聚酯二元醇(BY3301)、甲苯二异氰酸酯(TDI)为主要原料,羟基硅油为改性剂,三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂,合成了羟基硅油改性磺酸型水性聚氨酯。采用FTIR、TG、数显黏度计、纳米粒度仪表征了聚合物的结构与性能,探讨了羟基硅油含量对乳液及胶膜性能的影响。结果表明:随着羟基硅油含量增加,乳液粒径增大,黏度降低;胶膜表面水接触角增大,吸水率先减小后增大;胶膜拉伸强度增强,断裂伸长率先增大后减小。当羟基硅油占预聚体质量的3%时,聚合物性能最佳,其乳液粒径为85.1 nm,黏度为114.5 mPa·s,胶膜水接触角为91.7?,拉伸强度为14.78 MPa,断裂伸长率为427%,24 h吸水率仅为5.61%,由TG曲线可知,胶膜质量损失5%时,对应温度为269.9℃,较之改性前提高17.3℃。     

新型非离子水性聚氨酯的制备及性能研究

采用聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG,Mn=2000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和1,4-丁二醇(1,4-BD)为主要原料合成了非离子水性聚氨酯乳液。采用三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚(TMPEG,Mn=1200)作为非离子型亲水扩链剂,将重复的(—CH2CH2O—)引入聚氨酯大分子中,作为侧链。采用傅里叶变换红外表征了非离子聚氨酯的结构。使用电子拉力试验机研究了氰羟比R值[n(—NCO)/n(—OH)]、交联剂三羟甲基丙烷(TMP)和后扩链剂乙二胺(EDA)的用量对非离子型水性聚氨酯力学性能和吸水溶胀比的影响。透射电镜(TEM)图片和乳液粒径测试证实了非离子聚氨酯能够很好地分散在水中,并且粒径随TMPEG用量增大而减小。研究结果表明,R值的增大和TMP、EDA用量的提高都使得胶膜拉伸强度增大,而断裂伸长率和吸水溶胀比下降。     

马来酸酐改性蓖麻油制备交联型水性聚氨酯

以马来酸酐与蓖麻油制备含碳碳双键的三羧基蓖麻油(MACO)作为内交联剂,合成改性蓖麻油水性聚氨酯乳液(MACO-WPU)。采用FT-IR和XRD对改性聚氨酯的结构进行表征,证实MACO被成功引入到聚氨酯大分子链中且分子链呈现无序状态。通过对力学性能、吸水率、粒径、热重分析等研究了MACO用量对聚氨酯乳液及胶膜性能的影响,结果表明:当w(MACO)=3%时,乳液外观和稳定性好,平均粒径为48.45 nm; 胶膜的拉伸强度和断裂伸长率分别为13.15 MPa、195%;与未改性WPU相比热稳定性略有提高。     

丙烯酸酯改性水性聚氨酯树脂合成工艺的研究

以异氰酸酯、聚醚多元醇及二羟甲基丙酸为主要原料,合成了水性聚氨酯预聚体(PU),并且经过扩链、交联、丙烯酸酯复合改性等反应制备了丙烯酸酯改性水性聚氨酯树脂(PUA)。结果表明:对水性聚氨酯进行扩链、交联及丙烯酸酯复合改性,可以使两者优异的性能有机地结合起来,能显著提高水性聚氨酯的拉伸强度、硬度、耐磨性、耐水耐醇性,从而使水性PUA分散乳液胶膜的性能得到明显改善,以满足水性PUA木器漆用的要求。     

阳离子型水性聚氨酯合成及力学性能研究

采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG1000)、N-甲基-二乙醇胺(MDEA)等为主要原料,合成了阳离子型聚氨酯乳液,考察了nNCO/nOH、阳离子亲水性扩链剂MDEA用量及交联剂三羟甲基丙烷(TMP)用量对聚氨酯胶膜力学性能的影响,并采用红外光谱、热失重等手段对聚氨酯胶膜进行了分析。结果表明,当nNCO/nOH为1.4、MDEA质量分数8.54%、TMP质量分数为1.61%时,所得阳离子聚氨酯胶膜的力学性能较好,热稳定性能较高。     

水性聚氨酯的合成与改性

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N220)和二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,采用三羟甲基丙烷(TMP)进行交联改性合成了水性聚氨酯(WPU),研究了n(-NCO)/n(-OH)、DMPA及TMP对WPU的耐水性、稳定性和力学性能的影响。研究发现,改性后的乳液常温贮存稳定性好,适度交联可提高胶膜的拉伸强度及耐水性。     

KH-550对水性聚氨酯性能的影响及机理分析

以2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,聚四氢呋喃二醇(PTMG)和聚己二酯1,4-丁二醇酯(PBA)为软链段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬链段,成功制备了固含量50%以上低黏度γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改性的水性聚氨酯(WPU)乳液。对乳液和胶膜进行了物性表征和研究,分析了KH-550改性WPU的作用机理。实验发现当KH-550加入量为预聚体质量分数2%时,其改性的WPU的综合物性最佳,此时乳液固含量在50%左右,乳液粒径小于130 nm,黏度低于400m Pa·s;胶膜的拉伸强度大于35 MPa,断裂伸长率大于750%,吸水率低于5%。     

乙二胺扩链剂对水性聚氨酯性能的影响

以聚醚220、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性扩链剂,丁二醇(BD)和乙二胺(EA)为小分子扩链剂,按不同配比合成了系列水性聚氨酯分散体。主要考察了乙二胺扩链剂用量对水性聚氨酯乳液的稳定性、乳液粒径、粘度以及膜吸水性和力学性能的影响。结果表明,随乙二胺扩链剂用量的增加,乳液粒径增大、分散稳定性变差、粘度减小、胶膜的拉伸强度增加、断裂伸长率减小、耐溶剂性增加、吸水率变化不明显、硬段相Tg升高,软硬段相分离程度增加。胶膜的ATR红外表现为PPG类聚醚型聚氨酯典型的红外光谱。     

主链含亲水基团的聚氨酯力学性能和形状记忆性能的研究

采用自乳化法,用聚酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、乙二胺(EDA)、三羟甲基丙烷(TMP),1,4-丁二醇(BDO)等单体合成脂肪族水性聚氨酯。探讨了NCO/OH摩尔比、TMP含量、扩链剂种类对聚氨酯胶膜力学性能和形状记忆性能的影响。结果表明:加入TMP后,聚氨酯形成化学交联,拉伸强度得到改善,并随着TMP含量的增加而增大;由于物理交联与化学交联的协同作用,交联型聚氨酯形状记忆性能良好;当NCO/OH摩尔比为1.4,DMPA含量为6%,TMP含量为1%时,聚氨酯胶膜的形状固定率为87.62%,形状回复率为98.10%。