磷-氮协效阻燃水性聚氨酯的性能

引言目前,市场上基本上采用添加型阻燃剂与水性聚氨酯复配的方式对织物进行阻燃整理,这种方式具有涂层不透明、阻燃剂添加量大、耐水洗性差等缺点。而反应型阻燃水性聚氨酯可以克服这些缺     

环氧树脂嵌段改性水性聚氨酯的研究进展

环氧树脂（EP）具有许多优良的性能,如刚性和附着力强,光泽、稳定性、硬度等,填补了水性聚氨酯性能的不足或空白。从环氧-聚氨酯两嵌段和环氧-丙烯酸-聚氯酯三嵌段的反应方式两个大方向介绍环氧树脂改性水性聚氨酯,叙述了环氧-聚氨酯嵌段改性水性聚氯酯在胶粘剂和涂料两个方面的研究进展。     

丙烯酸酯用量对溶胀-嵌段型水性聚氨酯性能的影响

以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸正丁酯（BA）为单体,通过巯基乙醇链转移自由基无规共聚合成端羟基聚丙烯酸酯（PA-OH）,采用嵌段共聚法将PA-OH与水性聚氨酯（WPU）嵌段,通过预聚体分散法制得聚丙烯酸酯嵌段水性聚氨酯乳液（WPUA）,进而通过乳液聚合法制备了一系列以MMA/BA为单体的聚丙烯酸酯嵌段-溶胀水性聚氨酯复合乳液（WPUA-PA）,结果表明WPUA-PA中丙烯酸酯量最多可达到WPUA的240%,当丙烯酸酯量为WPUA的120%时WPUA-PA的性能最佳,此时乳液平均粒径为68 nm、粒径分布指数为0.174,胶膜拉伸强度为13.88 MPa、断裂伸长率为558.3%、吸水率为4.94%,且具有优异的乳液稳定性。     

含硅聚氨酯预聚物接枝DOPO改性环氧树脂的制备及性能研究

以端羟基硅油和甲苯二异氰酸酯合成的端异氰酸根聚氨酯预聚物（PUP），对9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）改性的环氧树脂进行接枝改性，制备出兼具韧性和阻燃性的新型环氧树脂。对产物的结构进行了傅里叶红外光谱表征，通过热重分析及氧指数测试对产物的阻燃性能进行了表征，并用冲击强度测试和扫描电子显微镜对增韧效果进行了评价。结果表明，当DOPO含量为15％（摩尔分数，下同）、PUP含量为10％时，产物的阻燃性能和韧性最好，其氧指数达到29，4％，冲击强度达到15．9kJ／m^2。     

硬段阻燃改性水性聚氨酯的研究

以聚醚210(N-210)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为基本单体,以FRC-5作为扩链剂,用硬段改性的方式将阻燃元素N、P引入到水性聚氨酯中,合成了一系列不同程度改性的阻燃水性聚氨酯。研究了FRC-5的用量对水性聚氨酯阻燃性能、热性能的影响。结果表明,用FRC-5进行扩链可以提高水性聚氨酯的阻燃性和热稳定性。     

聚酯相对分子质量对嵌段聚氨酯弹性体形态与性能的影响

以聚１，４－丁二醇己二酸酯为软段，４，４‘－二苯基甲基二民盟氰酸酯和扩链剂丁二醇为硬段，经一步法合成了不同软段相对分子质量的ＰＢＡ型聚氨酯。借助ＤＳＣ法，Ｘ射线，ＴＥＭ法等对试样试样性能进行了分析。当ＰＢＡ相对分子质量从５００增加到２０００时，软段玻璃化转变温度则由－２２．９℃减小到－３９．７℃，微观相分离程度由０．１３增加到０．２７，ＰＢＡ型ＰＵ由无链段结晶变成含有许多软，硬段结晶，人而便拉伸强     

磷/硅协同阻燃改性水性聚氨酯的性能研究

以聚醚(N-210)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为基本单体,[(双(2-羟乙基)氨基)甲基]磷酸二乙酯(FRC-6)、一缩二乙二醇(EX)为扩链剂,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,通过改变FRC-6的用量合成了一系列有机磷(P)阻燃改性的水性聚氨酯(WPU)乳液。采用机械分散的方式将纳米硅溶胶(SiO2的水溶液)按计量加入到上述乳液中,得到一系列磷/硅(P/Si)复配改性的WPU乳液。测试了聚氨酯(PU)的阻燃和热稳定性,并通过傅里叶红外光谱表征了协同体系中主要的官能团,研究表明,当复配体系中的P、Si元素达到一定配比时,PU的极限氧指数(LOI)从17%提高到33.5%,垂直燃烧测试最高可达UL-94V-0级,表明P、Si两种元素在PU中具有良好的协同阻燃效应。     

硼酚醛改性阻燃水性聚氨酯的制备及表征

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚(N-210)、硼酚醛(FB)、1,4-丁二醇(BDO)、三羟甲基丙烷(TMP)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料合成了一系列硼酚醛阻燃改性的水性聚氨酯。通过对样品进行红外、吸水率、拉伸、热分析(TGA)、极限氧指数(LOI)、微型燃烧量热(MCC)等测试,研究了硼酚醛的加入对水性聚氨酯乳液稳定性、耐水性、力学性能、热性能、阻燃性能的影响。测试结果表明:一定含量的硼酚醛的加入使得聚氨酯的耐水性、拉伸强度和硬度得到提高,热稳定性显著提高,热分解速率明显降低,残炭率显著增加。当硼酚醛含量占聚氨酯预聚体质量分数10%时,氧指数为29%,聚氨酯材料由易燃变为难燃。聚氨酯的阻燃性能得到很大提高,UL-94垂直燃烧测试结果显示,聚氨酯的阻燃性能已达到UL-94V-1级。     

水性聚氨酯表面施胶剂的制备、改性及应用研究进展

水性聚氨酯（WPU）表面施胶剂具有柔韧性能好、附着力强、结构及性能可控、绿色环保等优点,但其自身交联密度较低,耐水、耐热以及机械强度等性能较差,需进行化学改性才能满足造纸工业应用要求。本文详细综述了WPU表面施胶剂近年来的主要改性方法,包括丙烯酸酯改性、有机硅改性、环氧树脂改性和蓖麻油改性等,并对改性前后WPU表面施胶剂的性能变化进行了分析、评述,为新型WPU表面施胶剂的研究开发提供理论依据。文章重点介绍了多功能WPU表面施胶剂,此类施胶剂在改善纸张表面性能的同时,还赋予了纸张抗紫外、抗菌、荧光增白等特定功能,具有一剂多效的特点。通过对WPU表面施胶剂发展规律的总结,指出绿色环保、低能耗、多功能化是WPU表面施胶剂在造纸工业未来研究的重点。     

含马来酰亚胺环水性聚氨酯纸张表面施胶剂的制备及应用

以聚酯二元醇(PCL1000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4-丁二醇(BDO)、二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)、N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺(4-HPM)为主要原料,合成了含马来酰亚胺环水性聚氨酯(MWPU)乳液,探讨了聚氨酯乳液对纸张的表面施胶性能,并优化了合成工艺条件。结果表明,当异氰酸酯指数R=1.4,w(COOH)=1.4%,w(4-HPM)=1.0%时,此时含马来酰亚胺环水性聚氨酯乳液具有优异的表面施胶性能。以质量分数为2%的含马来酰亚胺环的水性聚氨酯乳液进行表面施胶时,纸张施胶度达64 s,抗张指数达到57 N·m/g,耐折度达82次。     

Properties and paper sizing application of waterborne polyurethane emulsions synthesized with isophorone diisocyanate

In this work, a two-step synthesis methodology has been used to synthesize a series of waterborne polyurethane (WPU) emulsions with isophorone diisocyanate (IPDI), poly-caprolactone diol (PCL) and dimethylol propionic acid (DMPA) as monomers and ethylenediamine (EDA) as the chain extender, respectively. The influences of the NCO/OH molar ratio, DMPA content, chemicals-adding sequence, and acetone content on the physical properties of the resultant emulsions have been investigated in detail. The results show that the emulsion viscosity increases with an increase in the NCO/OH molar ratio or DMPA content whereas it declines sharply as the acetone amount increases. The emulsion particle size is seen to increase with the NCO/OH molar ratio but it decreases as the DMPA content increases. The chemicals-adding sequence is observed to strongly affect the particle size and viscosity of the resultant emulsions. For cast films, with an increase in the NCO/OH molar ratio, the elongation monotonically decreases while the tensile strength is seen to increase at first and then deceases. The film water absorption capacity is found to go up as the DMPA content increases. Furthermore, after sized with the emulsions, the paper water resistance is markedly improved and the 30s Cobb value is seen to decrease by 63% as compared to the unsized counterpart. The paper folding resistance and the tensile index are also improved to certain extents. For producing well-performed WPU emulsions for sizing paper sheets, an NCO/OH molar ratio of 1.6–1.8 and a DMPA content of 6.0–7.0 wt.% are preferably chosen.     

一种含磷自修复水性聚氨酯的合成及性能

采用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和聚丙二醇（PPG）为原料,通过前扩链的方式将二羟乙基二硫化物（HEDS）引入到水性聚氨酯（WPU）分子链中,并用含磷阻燃剂OP550进行阻燃改性,成功制备了兼具阻燃和自修复两种特殊功能的水性聚氨酯（OHWPU）,研究了阻燃剂OP550对本征型自修复水性聚氨酯的性能影响。结果表明,OP550含量为20%时制备的OHWPU（OHWPU-20%）极限氧指数达到29.0%,相比HWPU提高了7.4%;在80 ℃,修复时间为3 h的条件下,OHWPU-20%的拉伸强度为4.71 MPa,损伤后的自修复效率达到107.9%。     

Highly effective flame-retarded polyester diol with synergistic effects for waterborne polyurethane application

In this article, a novel bi-reactive flame retardant (FRD) was successfully synthesized for waterborne polyurethane (WPU). The chemical structures of FRD were characterized by Fourier-transform infrared spectra and ¹H and ³¹P nuclear magnetic resonance. Then, the FRD was incorporated into polyurethane backbone to prepare a series of flame-retarded WPU (FRWPU). The flammability characteristics of FRWPU were measured by limited oxygen index (LOI), UL-94, and cone calorimeter (CCT) tests. The FRPWU-7 had a high LOI value of 30.5% with UL94 V-0 rating. Moreover, the CCT values indicated that FRD induced the gaseous phase quenching effect of phosphorus-containing free radicals derived from the decomposed phosphaphenanthrene group on the gas-phase flame retardancy. Scanning electron micrographs and Raman spectra exhibited that FRD promoted the charring formation of phosphorus-rich char layer with graphitized surface and honeycomb-like intumescent structure in WPU matrix during burning. This study provides a new way to design a novel reactive P–P flame retardant consisted of the phosphaphenanthrene group and intumescent flame retardant for WPU application. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 48444.     

改性六方氮化硼/水性聚氨酯防腐涂料制备与性能

以聚甘油-10(PG)作为稳定剂，在超声条件下对六方氮化硼(h-BN)进行剥离和改性。通过红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、原子力显微镜(AFM)和透射电镜(TEM)对PG改性的h-BN纳米片(GB)进行了表征。将制备的PG纳米粒子用作水性聚氨酯(WPU)涂层的防腐填料，制备了GB质量分数分别0，0.5%，1.0%，2.0%的为复合涂层(PU/GB)。考察了不同涂层的水接触角、吸水率、附着力损失、热稳定性和机械性能。最后，通过电化学工作站研究了WPU、PU/GB0.5、 PU/GB1.0 和PU/GB2.0复合涂层在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀行为。结果表明，GB纳米粒子可以显著增强水性聚氨酯涂层的耐水性、热稳定性、机械性能和耐腐蚀性能。     

全氟烷基侧链改性阳离子水性聚氨酯的制备与应用研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃二醇(PTMG1000)、1,4-丁二醇(BDO)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、三羟甲基丙烷(TMP)等为主要原料,通过全氟乙基辛醇(FEOH)封端改性,制备了含全氟烷基侧链的阳离子含氟水性聚氨酯乳液。通过红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)对其结构与膜性能进行了表征,并且将其作为纸张防水防油剂用于表面施胶,对处理后纸张表面的水和液体石蜡接触角及纤维形态进行了研究。结果表明,聚氨酯分子链中的全氟烷基成膜时产生了较大取向作用,含氟基团向空气/聚合物界面伸展,有明显的"趋表"现象,这有利于形成低能表面,对聚合物内部分子形成了很好的保护作用,使涂膜具有较高的耐热降解性能。当表面施胶质量分数为0.3%时,纸张即可达到优异的防水防油效果,水接触角达到134.7°,液体石蜡接触角达到119.2°。     

纸厂回收淀粉用于纸张施胶剂的制备与应用

以纸厂回收并经过处理的废淀粉作为聚合物的主链,通过接枝苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)及甲基丙烯酸甲酯(MMA)等单体,合成出一种稳定的苯丙乳液施胶剂。结果表明:当w(引发剂)=2.5%~4%、反应温度为70~80℃和m(总单体)∶m(废淀粉)=1∶1.5时,废淀粉接枝共聚物乳液施胶剂的综合性能最好;该施胶剂能有效提高原纸张的各项性能,在同等条件下其性能略低于市售施胶剂;废淀粉回收价格较低,将其用于纸张施胶剂的制备,可达到降低污染、节约成本等目的。     

蓖麻油改性聚醚型水性聚氨酯乳液的性能

以聚醚、甲苯二异氰酸酯(TDI)、一缩二乙二醇、蓖麻油为主要原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,三乙胺为中和剂制备了稳定的阴离子水性聚氨酯乳液(WPU),研究了NCO/OH摩尔比、DMPA及蓖麻油的加入量对WPU的耐水性、稳定性和力学性能的影响,结果表明:改性后的乳液具有较好的稳定性,适量的蓖麻油可提高胶膜的拉伸强度及耐水性。当聚醚与蓖麻油质量比为7︰3、DMPA为5%、NCO与OH摩尔比为1.3时,WPU综合性能最好。     

聚磷酸铵阻燃型水性聚氨酯的阻燃性能

以聚碳酸酯二醇、异氟尔酮二异氰酸酯为原料,添加不同用量的聚磷酸铵(APP),制备了一系列阻燃水性聚氨酯。UL-94测试表明,随着APP添加量的增大,水性聚氨酯的阻燃性逐渐增大。锥形量热仪测试表明,随着APP含量从0%增加25%,水性聚氨酯的点燃时间由29 s延长到45 s,最大热释放速率(HRR)由413.2 k W/m2降低到314.3 k W/m2。热重测试表明,水性聚氨酯膜的热稳定性随着APP含量的增加而逐渐升高,当APP为25%时,热稳定性最好。力学性能测试表明,随着APP含量的增加,涂膜的拉伸强度及断裂伸长率逐渐下降。综合考虑以上因素,阻燃水性聚氨酯中聚磷酸铵的适宜用量为20%。