硅烷偶联剂改性自交联水性聚氨酯的研究进展

综述了基于硅烷偶联剂室温自交联水性聚氨酯的制备方法、室温自交联固化机理及结构与性能之间的关系;硅烷偶联剂改性自交联WPU的性能、硅烷偶联剂改性特殊自交联WPU的制备、硅烷偶联剂复合交联改性WPU的制备;展望了硅烷偶联剂改性的水性聚氨酯高分子材料的发展方向和应用前景。     

硅烷偶联剂改性水性聚氨酯的研究

由甲苯二异氰酸酯与聚醚多元醇、二羟甲基丙酸反应制得聚氨酯预聚体，加入2种硅烷偶联剂，分别进行混合和反应改性，得到一系列硅烷偶联剂改性的聚氨酯水分散体，并对其进行粘度、拉伸强度、剥离强度、吸水性的测定等研究。结果表明，硅烷偶联剂能以较高浓度改性水性聚氨酯，改性后的分散体稳定，初始涂膜质量好，吸水性降低，力学性能也得到改善。     

硅烷改性水性聚氨酯分散液的合成与性能研究

以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水单体,甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N210)为原料,丁二醇为扩链剂,三乙胺(TEA)为中和剂合成水性聚氨酯.采用有机硅烷对水性聚氨酯进行改性,研究了有机硅烷、亲水单体的用量对改性水性聚氨酯外观稳定性及涂膜性能的影响.结果表明:适量的有机硅烷的引入可以有效改善水性聚氨酯的耐水性、附着力以及硬度.当硅烷加入量为0.6%,改性水性聚氨酯的吸水率为5.5%,为未改性水性聚氨酯膜吸水率的1/6.     

硅烷偶联剂KH-602改性水性聚氨酯的研究

以聚醚(N-210)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为基本单体,以硅烷偶联剂3-(2-氨乙基)氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-602)作为后扩链剂,通过在后扩链工艺中加入不同比例的KH-602,合成了一系列改性的固含量在28%~40%的水性聚氨酯乳液。用红外光谱对产物结构进行了表征,考察了KH-602加入量对乳液稳定性、胶膜耐水性、力学性能及热性能的影响,同时对乳液进行了接触角的测试。研究表明在一定范围内,随着KH-602加入量的增加,胶膜的拉伸强度增加,断裂伸长率下降,耐热性提高,接触角增大。     

丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成及性能研究

本文以聚四氢呋喃二醇和异佛尔酮二异氰酸酯为基本原料,合成出了甲基丙烯酸甲酯改性的水性聚氨酯。在R值为2．5,二羟甲基丙酸质量百分比为6％的条件下,探讨了聚氨酯与丙烯酸酯质量比对乳液及涂膜性能的影响。结果表明,丙烯酸改性水性聚氨酯的综合性能在m（聚氨酯）：m（丙烯酸酯）=8：2时较佳。     

环氧树脂改性水性聚氨酯的合成研究

合成了环氧树脂E-44改性的水性聚氨酯（WPU）乳液。通过改变n（—NCO）/n（OH）的比值（R）和E-44的添加量,得到不同的乳液。对它们的各种性能加以对比得出最佳的R值为3,E-44的适宜添加量为7.5%（质量分数）,此时所合成的乳液的外观和稳定性较好,且耐水性和耐热性都得到较大改善。     

交联改性水性聚氨酯胶粘剂合成研究

探讨了改性水性聚氨酯胶粘剂的合成工艺及方法,研究了交联剂、亲水基团、异氰酸酯指数对乳液及胶膜性能的影响,结果表明:控制聚合原料特别是聚醚多元醇的水的质量分数在0.05%以下,可提高预聚产品及乳液质量的稳定性;交联剂与小分子扩链剂的物质的量的比为2∶1,DMPA为树脂总质量的6%～7%,n(NCO)∶n(OH)控制在1.15～1.25,能获得性能较好的水性聚氨酯胶粘剂.     

双酚AF改性水性聚氨酯的合成与性能研究

通过丙酮法以聚碳酸酯二元醇(PCDL)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,双酚AF为改性剂,2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,三乙胺为中和成盐剂合成了一系列不同双酚AF含量改性的水性聚氨酯(WPU)乳液。通过傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、力学性能、表面水接触角、吸水率测试等对聚合物结构与性能进行了表征。结果表明,随着双酚AF含量的增加,WPU薄膜的表面水接触角增大,吸水率降低,耐水性能有所提高;薄膜拉伸强度与断裂伸长率先增大后降低。热重分析结果表明,WPU薄膜的热分解温度随着双酚AF添加量的增加先增大后降低,仍保持良好的耐热性能。XRD分析结果表明,改性前后的水性聚氨酯薄膜均为非晶型,双酚AF的加入对结晶性能并无影响。     

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。     

水性聚氨酯合成工艺及其改性研究

水性聚氨酯作为乳液有其低毒,环保等特点,因而其应用极为广泛.讨论了水性聚氨酯的各种合成工艺,分析了其各种工艺的优缺点,指出作为绿色环保型高分子材料的水性聚氨酯,其工艺合成越来越受到研究人员的关注,同时介绍了我们国家的水性聚氨酯的研究现状及其进展.     

丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的合成及胶膜性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二醇(PCDL)、二羟甲基丙酸(DMPA)、三乙胺(TEA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为原料,采用原位乳液聚合法制备水性聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)复合乳液。考察了聚氨酯(PU)质量分数、m(MMA)∶m(BA)、初始—NCO与—OH摩尔比等因素对WPUA复合乳液及其胶膜性能的影响。结果显示,当w(PU)=80%、初始n(—NCO)/n(—OH)=6.0、w(DMPA)=5%、m(MMA)∶m(BA)=4∶6时,所得WPUA乳液性能稳定,其胶膜吸水率降低至9.80%,相比较未改性的聚氨酯胶膜的吸水率24.75%,其吸水率降低了60.4%;改性胶膜的拉伸强度达到28.9 MPa,是未改性聚氨酯胶膜的1.53倍,制备出了性能稳定、具有优异耐水性和物理机械性能的WPUA复合乳液。     

丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的合成及胶膜性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚碳酸酯二醇（PCDL）、二羟甲基丙酸（DMPA）三乙胺（TEA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）为原料,采用原位乳液聚合法制备水性聚氨酯-丙烯酸酯（WPUA）复合乳液。考察了聚氨酯（PU ）含量、m(MMA):m(BA)、初始-NCO与-OH物质的量之比等因素对WPUA复合乳液及其胶膜性能的影响。结果显示,当w(PU)质量分数为80%、初始n(-NCO):n(-OH)=6.0、w(DMPA)=5%、m(MMA):m(BA)=4:6时,所得WPUA乳液性能稳定,其胶膜吸水率降低至9.80%,相比较未改性的聚氨酯胶膜的吸水率24.75%,其吸水率降低了60.4%;改性胶膜的拉伸强度达到28.9MPa,是未改性聚氨酯胶膜的1.53倍,制备出了性能稳定、具有优异耐水性和物理机械性能的WPUA复合乳液。     

丙烯酸改性聚氨酯的合成与性能的研究

采用聚丙烯酸酯与聚氨酯共混、以水性聚氯酯为种子乳液进行丙烯酸种子乳液聚合以及水性聚氨酯与丙烯酸接枝共聚3种方法分别得到丙烯酸改性水性聚氯酯，通过激光散射粒径仪测定乳胶粒的粒径、乳胶膜的透明性、傅里叶变换红外光谱(FTIR)结构分析以及扫描电镜(SEM)对乳胶膜结构和表面形貌进行分析。结果表明：采用种子乳液聚合反应和接枝反应所得到的丙烯酸改性水性聚氯酯乳液乳胶粒粒径比水性聚氨酯的粒径显增大，表现出良好的相容性；由种子乳液聚合和接枝聚合制备的丙烯酸改性水性聚氯酯胶膜中颗粒与颗粒之间结合紧密，表面光亮、透明。     

丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的合成及性能研究

采用核-壳聚合法制备了丙烯酸酯改性水性聚氨酯(PUA)乳液,通过红外、透射电镜、差示扫描量热法对乳液的形态及结构进行了表征;研究了聚合温度、引发剂种类及用量、丙烯酸酯加入量对乳液及涂膜性能的影响。结果表明:制备的为核壳型PUA复合乳液,当聚合温度在70～75℃,采用油溶性引发剂偶氮二异丁腈,用量为2.0%～2.5%时,可得到性能较佳的乳液,制得的PUA涂膜耐水性、稳定性以及力学性能有明显提高。     

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。     

改性聚醚结构对PU乳液及性能的影响

在聚环氧丙烷(PPG)链引入双酚A、环氧乙烷,进行了无规或有规嵌段聚合,调整丙氧基(PO)、乙氧基(EO)、双酚A在聚醚中的分布序列,得到S、SH和SPE 3种改性聚醚。结果表明,不同PO、EO和双酚A的分布对PU乳液外观及黏度有较大影响;有规嵌段的SPE聚醚对PU乳液的耐电解质性能有突出贡献,是S型的7.98倍、SH型的3.90倍、PPG型的3.69倍;双酚A对PU膜的力学性能有显著增强作用,SPE相对分子质量(Mr=3 000)较其他3种聚醚(Mr=2 000)大50%,在同等条件下得到的膜的力学性能好于其他3种。     

Study of Properties of One-Component Moisture-Curable Polyurethane and Silane Modified Polyurethane Adhesives

Abstract

In this paper, the curing behavior and adhesion properties of five kinds of polyurethane (PU) and silane modified polyurethane (SPU) adhesives were studied. Fourier transform infrared spectra showed that the adhesive Sikaflex-555 had an SPU structure and that the other four adhesives were one-component polyurethanes. The experimental results of curing behavior show that the tack-free times and curing rates of these adhesives were significantly affected by the relative humidity and the temperature. The adhesion of the SPU adhesive to glass sheet, zinc galvanized steel sheet and steel sheet was much better than that of PU adhesives. The tack-free times and curing rates of all the adhesives was measured during the 12 months of storage.     

硅烷偶联剂改性水性聚氨酯薄膜的研究

利用硅烷偶联剂KH550对水性聚氨酯薄膜(WPU)进行表面处理并对其性能进行了研究。通过傅里叶红外光谱仪,接触角测量仪,综合热分析仪,万能试验机等分析测试,研究了偶联剂对WPU的结构和性能的影响。结果表明硅烷偶联剂KH550中的部分氨基和羟基与薄膜表面的基团发生反应,网络结构得到增强,剥离强度增加。同时,改性后薄膜的耐水性和耐热性也有所提高,综合性能得到改善。     

碳钢表面水性硅烷膜和铈盐改性水性硅烷杂化膜的制备及性能研究

利用浸泡法在Q235碳钢表面制备了乙烯基三甲氧基硅烷（VTOS）膜和VTOS/Ce（NO3）3杂化膜。通过电脑型金相显微镜（GSM）和扫描电子显微镜能谱仪（EDS）对膜的形貌以及构成进行了表征。结果显示,杂化膜比VTOS膜更完整和致密,杂化膜主要由Si、C、O、Ce元素构成。Tafel极化曲线和交流阻抗（EIS）电化学测试结果均表明,与VTOS膜相比,杂化膜对Q235碳钢有更好的保护作用。