环氧树脂改性双组份水性聚氨酯的研究

用甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚多元醇(N210)、1,4-丁二醇(BDO)、二羟甲基丙酸(DMPA)和环氧树脂等为主要原料制备了水性聚氨酯。研究了nNCO/nOH、二羟甲基丙酸(DM PA)的用量、环氧树脂用量及固化剂用量对水性聚氨酯乳液和胶膜性能的影响,确定了较佳配方。结果表明,环氧树脂的加入显著地提高了涂膜的拉伸强度和对基体的粘合性。     

聚乙烯醇/水性聚氨酯/纳米纤维素静电纺纤维的研究

本文以TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基)/NaB r/NaC lO催化氧化法制得纳米纤维素,即TEMPO氧化纤维素纳米纤维(TOCNs),并研究添加TOCNs对聚乙烯醇/水性聚氨酯静电纺纤维的影响。结果表明:TOCNs在聚合物基质中分布均匀,但随着TOCNs加入量的增加,静电纺纤维的规则性变差,其平均直径也随之下降。红外分析证实TOCNs与聚合物基质间存在氢键等相互作用。纳米纤维素的加入能够显著改善静电纺纤维的抗张强度,5%的纳米纤维素加入量能够使抗张强度提升约44%。此外,TOCNs在聚合物基质中的均匀分散使得聚合物的链段运动受阻,分解也受到抑制,因此,其有助于改善PVA/WPU静电纺纤维的热稳定性。     

纤维素纳米晶体/聚苯乙烯复合薄膜的制备及性能研究

通过Pickering乳液法一步实现亲水性纤维素纳米晶体（CNC）和疏水性聚苯乙烯（PS）的高效复合,经溶液浇筑成膜与热压耦合制得力学性能优异的CNC/PS复合薄膜。结果表明,尽管CNC的添加会降低PS薄膜的透明度,但当CNC添加量≤10%时,CNC/PS复合薄膜仍能保持良好的透明度。当CNC添加量为8%时,CNC/PS复合乳液中的乳滴尺寸和乳滴分布均一性最佳,此时CNC/PS复合薄膜的力学性能最佳,其拉伸强度为33.8 MPa,远优于纯PS薄膜（18.9 MPa）,韧性和杨氏模量分别为408.1 kJ/m3和1.9 GPa,是纯PS薄膜的1.8倍和1.5倍。当CNC添加量增至20%时,CNC/PS复合薄膜出现发白现象,透光率显著下降,但仍具有与纯PS薄膜相当的力学性能（拉伸强度为20.9 MPa,杨氏模量为1.6 GPa）。     

氧化石墨烯/水性聚氨酯共混膜的性能研究

采用改进的Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨(GO),超声剥离得到氧化石墨烯(GOs),借助SEM、TEM、FT-IR、XRD和TG对样品形貌、结构及热稳定性进行了表证,结果表明试验制得了富有含氧基团(C=O、-OH、-COOH、C-O-C等)的具有较好稳定性的氧化石墨烯。通过溶液共混法制得了氧化石墨烯/水性聚氨酯(WPU)共混膜,讨论了GOs的加入量对WPU/GOs复合材料力学性能、热稳定性、导电性、耐水性等的影响,结果表明,随着GOs含量的增加,复合材料的抗拉强度逐渐增大,断裂伸长率逐渐减小;复合材料的热稳定性明显提高,加入质量分数0.2%的GOs的复合材料其热分解温度提高了近30℃;GOs的加入,在一定程度上提高了复合材料的导电性及耐水性。     

功能石墨烯改性水性聚氨酯及其性能

以石墨为原料,经氧化、异佛尔酮二异氰酸酯改性和水合肼还原,制备功能石墨烯（FG）,并将其与水性聚氨酯（WPU）乳液混合,制备FG/WPU复合涂层胶,实现FG改性WPU的目的。采用红外、有机元素分析和XRD等测试分析表征FG的结构,考察FG的分散性,研究FG用量对胶膜的导电性能、疏水性和机械性能的影响,测定胶膜的热稳定性。结果表明,FG在DMF和WPU中具有良好的分散性;随着FG用量的增加,胶膜的表面电阻率逐渐降低,水接触角逐渐增加,拉伸强度增加,断裂伸长率降低。经FG改性后,WPU的热稳定性得到提高。研究表明,FG改性WPU,可以提高胶膜的导电性、疏水性,使其兼具良好性能。     

纳米纤维素晶体的性能研究

竹子溶解浆经植物粉碎机预处理,再用硫酸水解制备纳米纤维素晶体(NCC)。利用马尔文激光粒度仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)对原料及纳米纤维素晶体的尺寸、形貌、晶体特性、结构和热性能进行表征。结果表明:NCC的Z均粒径为128.7nm;竹浆经机械粉碎部分纤维长链被切断;由TEM图观察可知NCC为棒状,直径5~10nm,长度100~200nm;竹浆及NCC属于纤维素Ⅰ型,结晶度由竹浆的64.27%提高到72.04%;FTIR图谱表明竹浆与NCC化学结构基本一致;TGA分析表明NCC的热稳定性低于竹浆,但NCC的降解速率较竹浆缓慢,并且NCC的热解残余率增大。     

双组份水性聚氨酯在纯棉织物表面的应用

采用聚碳酸酯二醇（PCDL）、二羟甲基丙酸（DMPA）和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为预聚原料,三羟甲基丙烷（TMP）为扩链剂,合成了具有交联结构的水性聚氨酯多元醇分散体。将其与多异氰酸酯固化剂复配,制备具有防水功能的双组份水性聚氨酯（2K-WPU）纯棉织物涂层剂。讨论了R值（反应物中-NCO基团与预聚原料中-OH基团的摩尔分数比）对涂层织物表面的水接触角和织物吸水率的影响。结果表明。经2K-WPU涂层处理的织物,其表面对水的接触角随着R值的增加而增大,且吸水率降低,使得纯棉织物的耐水性提高。     

石墨烯/水性聚氨酯湿法凝固涂层的制备与性能

以石墨烯为导电填料,通过物理共混的方法将石墨烯分散到水性聚氨酯中,以酸性盐溶液为凝固剂,通过湿法凝固制备石墨烯／水性聚氨酯涂层。研究了石墨烯的分散条件、分散剂用量、石墨烯添加量等因素对成膜的影响;并对复合膜的微观结构和电性能进行分析。试验结果表明：以聚乙烯吡咯烷酮分散剂,用量为3mg／mL,超声分散30min,可以制得稳定的石墨烯水分散液;石墨烯用量为水性聚氨酯质量的0．6％,碳酸钙用量为6％时,成膜表面电阻率降低到0．91×10^7Ω,与纯WPU材料相比导电性提高了5个数量级。     

石墨烯改性木器水性聚氨酯涂料的抗菌性探析

通过使用石墨烯、氧化石墨烯,纳米银及石墨烯-纳米银复合材料、氧化石墨烯-纳米银复合材料对单组分水性聚氨酯进行改性,以求提高涂层的抗菌性。以大肠杆菌为菌种,对改性聚氨酯液体涂料和固化后的涂层分别进行抗菌试验研究,并对涂层的光泽度、硬度、附着力进行测试,探寻改性材料对涂料性能的影响。结果表明:纳米银改性水性聚氨酯、石墨烯-纳米银复合改性水性聚氨酯涂料抗菌性能最优,分别为98.42%和100%。同时随着氧化石墨烯的增加,改性涂料的硬度增强,涂层硬度最高值为4H。     

纤维素纳米晶体对热升华转印纸涂层性能影响研究

本研究通过酸水解法制备纤维素纳米晶体（CNC）悬浮液,将其加入SiO₂/羧甲基纤维素钠（CMC）涂料中,形成一种热升华转印纸生物基涂层。结果表明,CNC对SiO₂/CMC团聚具有一定的分散作用。与SiO₂/CMC涂层的热升华转印纸相比,CNC添加量为2.0%的SiO₂/CMC/CNC涂层的热升华转印纸纵、横向抗张指数分别提高了9.2%、9.3%,平滑度提高了31.9%,透气度下降了46.0%,油墨吸收值下降了3.4%、干燥速度提高了24.3%,承印物平均色密度值由1.01升高至1.21,油墨转移率由80.1%升高至88.5%。由此可见,CNC添加提高了热升华转印纸的机械和热转印性能。     

水性聚氨酯/氧化石墨烯复合材料的研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨(GO),超声剥离得到氧化石墨烯(GOs)。采用TEM、FT-IR和XRD表征了形貌与结构,表明制备的GOs剥离比较完全,稳定性较好。将GOs与水性聚氨酯(WPU)共混,正交试验法研究结果表明:GOs的含量对WPU/GOs复合材料耐水性的影响最大,而共混温度对力学性能的影响最大。     

纤维素/聚氨酯复合纤维的制备及性能研究

研究纤维素/聚氨酯复合纤维的制备方法及性能,采用DMAc/LiCl溶解体系溶解纤维素浆粕,配制纤维素纺丝溶液,经湿法纺丝机纺出纤维。通过扫描电子显微镜和傅里叶红外分光光谱表征纤维的表观形态和内部结构;通过X射线衍射分析分子结构;测试在标准大气压下纤维的吸、放湿回潮率;表征复合纤维的染色性能。结果表明,随着聚氨酯质量分数的增加,纤维表面越来越光滑;聚氨酯质量分数10%的复合纤维染吸湿回潮率达9.25%,优于棉纤维的回潮率;纤维的断裂强度达2.8 c N/dtex,弹性回复率达70.41%;纤维的上染率达66%,所染纤维颜色光亮。由此可知,聚氨酯质量分数为10%的纤维素复合纤维可广泛用于针织内衣等服装。     

纳米纤维素及其在水性涂料中的应用研究进展

纳米纤维素具有高长径比、高结晶度、高杨氏模量、高强度等优点,加之其具有生物质材料的轻质、可降解及可再生等特性,使其成为一种改善水性涂料机械、光学、耐水等性能的优异选择。本文综述了纳米纤维素制备和改性方法,详细论述了纤维素纳米纤丝（CNF）和纤维素纳米晶体（CNC）对水性聚氨酯和水性丙烯酸涂料的性能改善机理及其应用研究进展。最后总结了纳米纤维素复合水性涂料研究现存的问题,并总结了未来的研究方向。     

改性纳米炭黑水性色浆/聚氨酯质量比对涂膜性能的影响

采用一种通过预聚物法制备的包覆改性纳米炭黑水性色浆(WCB),按照不同的质量比与水性聚氨酯(PU)共混成膜,测定了涂膜的色度色差、接触角和力学性能。结果表明,当m(PU)∶m(WCB)质量比为7∶3时,涂膜的综合性能最佳。随后,采用优选的质量比进行皮革涂饰,测定了皮革涂层的接触角、耐折牢度和耐磨性能等,表明应用改性纳米炭黑水性色浆的皮革涂层的性能均优于商品无酪颜料膏。     

氧化石墨烯改性水性聚氨酯胶粘剂的性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,6-乙二异氰酸酯(HDI)和聚丙二醇(PPG)等为基本原料,氧化石墨烯作为改性材料,通过丙酮法制备出了一种高物性鞋用聚氨酯胶粘剂。以初粘性、剥离强度、耐水解性、耐热老化性为衡量指标,比较了不同氧化石墨烯用量改性聚氨酯的粘合效果。结果表明:氧化石墨烯改性聚氨酯胶粘剂,可以制备高物性的胶粘材料,当氧化石墨烯用量为0.06%时,初粘力为3.78 N/mm,剥离强度为7.57 N/mm,且拥有较好的耐水解性和耐热老化性能。     

改性纳米炭黑水性色浆/聚氨酯复合膜的性能研究

以聚乙二醇(PEG)和甲苯二异氰酸酯(TDI)为主要原料,采用界面聚合法制得了改性纳米炭黑水性色浆。运用分光光度计、激光粒度仪、热重分析仪和动态热机械分析仪对改性纳米炭黑水性色浆及其聚氨酯复合膜进行了表征。结果表明:改性后的纳米炭黑粒子的分散稳定性增强,但随着PEG用量的增高,其分散性有所降低,但仍能满足工业应用需要;改性纳米炭黑水性色浆增强了复合膜的耐水性、耐低温性和耐热稳定性;改性时PEG用量与炭黑的质量比为3∶4时综合性能最优。     

聚氨酯/胶原蛋白复合纳米纤维支架的性能

针对聚氨酯（PU）力学性能较好,亲水性较差,细胞在其表面的黏附较少,不适宜单独作为血管组织工程支架材料的问题,为提高PU 纳米纤维支架的亲水性和生物相容性,通过静电纺丝制备不同比例的复合聚氨酯／胶原蛋白纳米纤维支架,利用扫描电镜、红外光谱仪等观察测试纳米纤维支架材料的形态结构、化学性能等;并在纳米纤维支架表面培养血管平滑肌细胞,通过扫描电镜观察细胞在支架表面的生长情况。结果表明：胶原蛋白的加入使纤维直径从453nm减小到了154nm,平均孔径尺寸从0.64 μｍ 降低到了0.28 μｍ,而且增加了细胞在其表面的黏附和增殖;当聚氨酯和胶原蛋白的质量比为3:1时,纳米纤维支架的拉伸强度最大,生物相容性最好,表面黏附生长的细胞最多。     

羧甲基改性纳米纤维素对颜料分散与涂料性能的影响

对纸浆纤维进行羧甲基化学改性并结合高压均质处理,制得羧甲基改性纳米纤维素（NFC）,探究了羧甲基改性NFC的性能及其对颜料分散稳定性、低固含量涂料流变性的影响。结果表明,随着羧甲基取代度提高,改性NFC尺寸减小、电负性增强;其溶液具有“剪切稀化”特征,即浓度越高、黏度系数越大。颜料分散性研究结果表明,颜料分散液的黏度随羧甲基改性NFC添加量增加而增大、随羧甲基取代度提高而下降;提高NFC的羧甲基取代度及增加其添加量可提高颜料分散液的悬浮体积百分比,改善颜料分散液的稳定性。对涂料性能的研究发现,提高NFC的羧甲基取代度,涂料的假塑性逐步减弱、黏度也随之降低,在一定程度上对涂料的流变起到了调节作用。另外,当NFC的羧甲基取代度为0.4时,涂料保水值下降幅度达67.8%,保水性能得到极大改善。     

Pickering乳液聚合制备聚苯乙烯/纳米纤维素复合超疏水涂料

以纳米纤丝化纤维素(NFC)和苯乙烯等为原料,利用Pickering乳液法制备聚苯乙烯/NFC复合微球并配制成超疏水涂料。通过红外光谱(FTIR)、接触角测试、扫描电镜(SEM)等对改性后纤维、复合微球及制备所得涂料进行分析检测,并探究油相、水相中纤维的质量分数和水油相体积比的变化对复合微球粒径影响。结果显示,通过反应十八胺成功接入CNF表面,改性前后纤维素膜的液体接触角(WCA)由27. 7°增加至93. 5°;增大两相中纤维的质量分数都会使微球的粒径减小,而降低水油体积比则会使复合微球的粒径增大;复合微球表面的粗糙结构是由CNF和纳米级聚苯乙烯小颗粒共同构成,将复合微球制备成疏水性涂料并喷涂在滤纸上后测得WCA为155°,滚动角低于5°。     

异氰酸酯化氧化石墨烯/水性聚氨酯的合成及性能北大核心

以异氰酸酯化氧化石墨烯为改性剂,利用原位聚合法制备异氰酸酯化氧化石墨烯/水性聚氨酯(OCN-GO/WPU),研究了异氰酸酯化氧化石墨烯用量对改性水性聚氨酯性能的影响。结果表明,随着异氰酸酯化氧化石墨烯质量分数的增加,乳液黏度先升高后降低,胶膜热稳定性提高,疏水性得到改善,拉伸强度先升高后降低再升高,力学性能较未改性水性聚氨酯均得到提高。当异氰酸酯化氧化石墨烯质量分数为0.1%时,力学性能较好,拉伸强度为3.434 MPa,断裂伸长率为934.48%。