软段含磺酸盐的水性聚氨酯-聚丙烯酸酯的制备及性能研究

以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、磺酸型聚酯二元醇(SPOL)、1,4丁二醇(BDO)、丙烯酸羟乙酯(HEA)和乙二胺(EDA)为原料,制备了磺酸型水性聚氨酯(SWPU)。然后用丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)混合单体对SWPU共聚改性,得到了不含有机溶剂无胺类刺激性气味的高固含量磺酸型水性聚氨酯-聚丙烯酸酯(SWPUA)。利用透射电镜(TEM)、粒径分布仪对乳液的胶束形态、粒径进行了表征;利用X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)、拉力试验机对胶膜的结晶度、热稳定性、力学性能进行了分析。分析结果表明,所制备的SWPUA为核壳结构,胶膜的结晶强度为3.76%,耐热性比SWPU提高了22℃。当SPOL含量为40%、n(NCO)/n(OH)(R值)为1.7时,乳液稳定期达到12个月,平均粒径为44nm,固含量可达50%以上。     

原位还原制备磺酸型水性聚氨酯/纳米银复合材料及其表征

使用水溶性聚酯多元醇(BY3301)和磺酸盐扩链剂氨基磺酸钠(A95)与四甲基苯二甲基二异氰酸酯(TMXDI)合成了磺酸型水性聚氨酯(SWPU)。在SWPU中原位还原纳米银(AgNPs)制备了磺酸型水性聚氨酯/纳米银(SWPU/AgNPs)复合乳液。涂膜之后测试了复合材料的力学性能、热性能和粘接性能的变化。同时使用动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)测试了乳液的粒径分布以及AgNPs的尺寸。结果表明,原位还原引入的AgNPs可以提高复合材料的力学性能和热性能,对于SWPU的粘接性能影响不大。SWPU在复合材料中还起到了稳定剂的作用,有效避免了AgNPs的团聚。TEM的研究显示复合材料中的AgNPs的形状为球形,粒径范围在5~40 nm。     

原位还原制备磺酸型水性聚氨酯/纳米银复合材料及其表征EI北大核心CSCD

使用水溶性聚酯多元醇(BY3301)和磺酸盐扩链剂氨基磺酸钠(A95)与四甲基苯二甲基二异氰酸酯(TMXDI)合成了磺酸型水性聚氨酯(SWPU)。在SWPU中原位还原纳米银(AgNPs)制备了磺酸型水性聚氨酯/纳米银(SWPU/AgNPs)复合乳液。涂膜之后测试了复合材料的力学性能、热性能和粘接性能的变化。同时使用动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)测试了乳液的粒径分布以及AgNPs的尺寸。结果表明,原位还原引入的AgNPs可以提高复合材料的力学性能和热性能,对于SWPU的粘接性能影响不大。SWPU在复合材料中还起到了稳定剂的作用,有效避免了AgNPs的团聚。TEM的研究显示复合材料中的AgNPs的形状为球形,粒径范围在5~40 nm。     

1,4-丁二醇(BDO)含量对磺酸型水性聚氨酯性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己内酯二元醇(PCL)、1,4-丁二醇(BDO)、乙二胺等为主要原料,乙二胺基乙磺酸钠为亲水基,成功合成磺酸型水性聚氨酯(SWPU)。研究了不同BDO摩尔含量对SWPU乳液及其胶膜性能的影响。研究结果表明,随着BDO含量的增加,乳液平均粒径由208.7nm减小至75.2nm,然后又增大至212.5nm;DSC图显示,硬链段含量增加,分子间作用力增强,交联程度增加,Tg升高;胶膜的拉伸强度随着BDO含量增加由2.35MPa增大到18.88MPa,而断裂伸长率由2789%减小至1505%。     

磺酸型水性聚氨酯胶粘剂的制备及性能研究

采用预聚体合成法,以二羟甲基丙酸(DM-PA)和2,4-二氨基苯磺酸钠(SDBS)为亲水扩链剂,制备了一种水性聚氨酯预聚体,再将高分子乳液乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)与去离子水均匀混合对其乳化,制得固含量高达50%磺酸型水性聚氨酯鞋用胶粘剂。利用红外光谱对SDBS和聚氨酯的结构进行了表征,证实了SDBS作为亲水扩链剂引入聚氨酯链上。研究了SDBS用量对胶粘剂的剥离强度,耐热性及稳定性的影响。当SDBS用量从0%增加到2.5%时,皮革初期剥离力由20.98N上升至89.23N,其耐热性和稳定性也有所增强。透射电镜图片显示,与EVA共乳化后的磺酸型水性聚氨酯(SWPU)乳液分散均匀,呈圆球状。     

磺酸型水性聚氨酯胶粘剂的制备及性能研究

采用预聚体合成法,以二羟甲基丙酸(DMPA)和2,4-二氨基苯磺酸钠(SDBS)为亲水扩链剂,制备了一种水性聚氨酯预聚体,再将高分子乳液乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)与去离子水均匀混合对其乳化,制得固含量高达50%磺酸型水性聚氨酯鞋用胶粘剂。利用红外光谱对SDBS和聚氨酯的结构进行了表征,证实了SDBS作为亲水扩链剂引入聚氨酯链上。研究了SDBS用量对胶粘剂的剥离强度、耐热性及稳定性的影响。当SDBS用量从0增加到2.5%时,皮革初期剥离力由20.98N上升至89.23N,其耐热性和稳定性也有所增强。透射电镜图片显示,与EVA共乳化后的磺酸型水性聚氨酯(SWPU)乳液分散均匀,呈圆球状。     

高固含量磺酸型水性聚氨酯的制备与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚(1,6-己二醇/新戊二醇-己二酸)(PHNA)、1,4-丁二醇(BDO)、乙二胺基乙磺酸钠(AAS)的水溶液(50%)为主要原料,三乙胺(TEA)为中和剂,利用2种乳化方法和不同的AAS用量制备了一系列的磺酸型水性聚氨酯乳液,并对乳液和胶膜的性能进行了测试。结果表明,与直接法相比,乳液分散法可以得到更高固含量的乳液;当AAS含量为2.2%时,乳液固含量能达到60%以上;乳液的透射电镜图像表明,乳液分散法可以对乳液粒径进行良好的设计与控制;乳液分散法引入了具有更小粒径和更多硬段的粒子,物理交联点增加,胶膜变得更致密;AAS含量为2.2%时,乳液分散法得到的胶膜吸水率为33.71%,拉伸强度为9.90 MPa,断裂伸长率为1262%,与直接法相比,胶膜吸水率降低66.24%,拉伸强度提高0.61 MPa,断裂伸长率降低110%。     

磺酸盐型水性聚氨酯/聚吡咯导电材料的原位制备与电阻性能

以聚乙二醇(PEG1000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)以及2,4-二氨基苯磺酸钠(DASS)为原料,通过预聚体法合成了磺酸盐型水性聚氨酯分散液(SWPU)。再以FeCl3为氧化剂,采用原位化学氧化聚合法使吡咯(Py)在SWPU中聚合,制备了磺酸盐型水性聚氨酯/聚吡咯(SWPU/PPy)导电复合材料。研究了制备条件(如投料比和投料顺序)、反应条件等对磺酸盐型水性聚氨酯/聚吡咯(SWPU/PPy)导电复合材料电阻性能的影响。红外光谱图表明PPy与SW-PU分子间存在氢键缔合。实验结果亦表明,最佳制备条件为:Py浓度为30%,n(FeCl3)/n(Py)=2.2,投料顺序为SWPU→Py→FeCl3,反应温度0℃(冰浴),反应时间为3h,SWPU/PPy电阻率可达到1Ω·cm。     

水性磺酸型聚氨酯/聚吡咯导电材料的制备、微观结构及成膜机理

以2,4-二氨基苯磺酸钠为亲水扩链剂,通过预聚体法合成了水性磺酸盐型聚氨酯分散液(SWPU)。并在FeCl3氧化剂的作用下,采用原位化学氧化聚合法制备了系列不同聚吡咯(PPy)质量浓度的水性聚氨酯/聚吡咯(SWPU/PPy)分散液,并通过溶液浇铸法制得系列复合导电薄膜。随着PPy的引入,SWPU分子与PPy分子间发生反应,SWPU/PPy的高温热稳定性亦得到提高。随着吡咯质量浓度的增加,SWPU/PPy乳胶粒的粒径增加。经适量PPy改性后,PPy可在SWPU胶束内部和表面均匀分布,形成大小均匀的纳米复合粒子;SWPU/PPy复合膜表面粗糙度下降,SWPU与PPy间具有较好的相容性。但当PPy质量浓度高于15%时,开始呈现一定的颗粒形貌,且薄膜表面粗糙度随着PPy浓度的增加明显增加;当PPy质量浓度高于30%时,胶膜表面颗粒形貌明显,胶膜表面主要由PPy组成。复合薄膜的渗透阈值介于质量浓度为1.5%~2%之间,当Py质量浓度为30%时,电导率高达1S/cm。     

高固含量阳离子水性聚氨酯的合成与性能

通过向软段中引入不同阳离子亲水链段十二胺聚氧乙烯醚(PAE),设计合成了一系列高固含量、高稳定性的阳离子水性聚氨酯。通过红外光谱、粒径、拉伸力学、热重分析、吸水率及接触角等测试对乳液及胶膜进行分析。研究发现,在PAE环氧乙烷(EO)数目为10,n(PAE)∶n(POL7112)=1∶9,n(NCO)/n(OH)=1.2时,可合成固含量为51.28%的阳离子水性聚氨酯,体系显良好双峰粒径分布趋势;随着PAE加入量的增加,胶膜的断裂伸长率显著增大,拉伸强度略有小幅下降趋势;热稳定性明显提高;随着PAE分子中EO数目的增加,乳液粒径变小,稳定性增强,胶膜的亲水性显著增强。     

丙烯酸酯软硬单体含量对PU/PA复合乳液及其表面施胶性能的影响

采用原位无皂乳液聚合法制备了水性聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)复合乳液。分析了软硬单体比例对WPUA乳液粒径、粘度,对胶膜的凝胶率、吸水率和力学性能的影响,并研究了WPUA乳液对纸张的增强作用。研究表明,随着m(MMA)增大,胶粒粒径增大,乳液粘度下降,胶膜凝胶率上升,吸水率先下降后上升,且当m(MMA)为14.37%时,胶膜力学性能最佳。以质量分数为1%的WPUA乳液进行表面施胶,施胶度达37.47s,湿强度达31.61%。当m(MMA)为8.64%时,耐折度达54次。     

交联改性阴离子聚氨酯水分散体的制备与性能研究

由甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚己内酯二醇（PCL）和二羟甲基丙酸（DMPA）反应,再与高醚化度甲醇醚化三聚氰胺甲醛树脂（HMMM）反应,制备了一种交联型阴离子水性聚氨酯。采用红外光谱对样品进行表征,并讨论了交联改性对聚氨酯乳液粒径分布、胶膜耐水性、力学性能、热稳定性及结晶度的影响。红外分析证实HMMM与聚氨酯发生了交联反应。当m（HMMM）∶m（—COOH）=2.25时,胶膜拉伸强度达到30.3MPa,吸水率为17.2%,吸乙醇率为10.9%,与水接触角为69.6°,Tmax（最快分解温度）为301.5℃,结晶度为1.10%。     

有机氟改性超支化水性聚氨酯的合成与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和二乙醇胺(DEOA)为原料,合成出了超支化聚氨酯核HBPU-0;以IPDI、聚醚多元醇(N220)、DMPA及甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)等原料合成带有双键的线型聚氨酯,然后将线型聚氨酯接枝到HBPU-0上,再与甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)反应,制备了有机氟改性的超支化水性聚氨酯。通过红外光谱和核磁共振对聚合物进行表征,并研究了加入HEMA对乳液粒径、乳液的机械稳定性以及胶膜的力学性能、水接触角、吸水率和热性能的影响。测试结果表明,随着有机氟含量的增加,乳液水接触角和粒径增大,胶膜的拉伸强度升高,断裂伸长率下降,吸水率下降。加入有机氟后,胶膜耐热性有所提高,当有机氟含量为10%时,综合性能最佳,此时乳液粒径为145nm,胶膜的水接触角为93.4°,拉伸强度为11.7MPa,断裂伸长率为360%,48h吸水率为6.12%。     

水性聚氨酯的合成、改性及其在烟包涂料上的应用

为了满足烟包印刷行业低VOC含量的要求,以耐高温聚酯二元醇(NCL2000)作为软段,4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、亲水扩链剂二羟甲基丁酸(DMBA)、扩链剂1,4-丁二醇(BDO)、后扩链剂乙二氨基乙磺酸钠(AAS)、封端剂丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)作为硬段,制备了无三乙胺、零VOC的水性聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)复合乳液,研究了MMA对WPUA复合乳液的制备及胶膜性能的影响,并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)等测试手段对WPUA乳液及其胶膜的结构和性能进行分析。结果表明,随MMA添加量增大,WPUA复合乳液平均粒径增大,WPUA胶膜的吸水率随之减小。当热失重率为50%时,MMA改性后的WPUA胶膜比纯水性聚氨酯(WPU)胶膜的分解温度提高了52.85℃。     

含氟水性聚氨酯的制备及性能研究

为提高水性聚氨酯薄膜的耐水性能,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚四氢呋喃(Mn=2 000)为主要原料,含氟二元醇Rf(OH)2为改性剂,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水单体,合成含氟水性聚氨酯。探讨了改性剂Rf(OH)_2用量对聚氨酯乳液及涂膜性能的影响。并采用红外光谱(FT-IR),差示扫描量热(DSC),X射线(XRD)及原子力显微镜(AFM)分析研究了聚合体系的结构及性能。结果表明,随着Rf(OH)_2用量增加,胶膜水接触角由80.72°增加至99.35°,吸水率降低了6.6%,耐水性得到明显改善;乳液粒径先增加后减小,当Rf(OH)_2用量为3%时,乳液粒径最大,达到147nm。XRD、AFM及DSC测试表明,胶膜的结晶度增加,结晶形式发生了微小程度的转变;聚合物存在不均匀的多相结构;改性后胶膜耐热性得以提高。     

交联型水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的制备及其胶膜性能研究

采用原位聚合的方法,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL-1000)、1,4-丁二醇(BDO)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、丙烯酸缩水甘油酯(GMA)等为主要原料,合成交联型水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(WPUA)。系统研究了交联剂用量对复合乳液及其胶膜性能的影响,并通过FT-IR、TGA、XRD、SEM表征了复合乳液及其胶膜的结构和性能。结果表明,适度交联能够提高材料的力学性能及耐水性能,当n(GMA)/n(DMPA)=0.1~0.2时,所得WPUA乳液性能稳定,聚合物具有良好的热稳定性及耐水性,吸水率低至5.4%;拉伸强度达到28.9 MPa,较未交联胶膜的拉伸强度提高了173%。     

水性聚氨酯制备工艺对乳液黏度和胶粒尺寸的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、聚己内酯二醇(PCLD)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)以及1,4-丁二醇等为主要原料,经自乳化法分别制备出IPDI型水性聚氨酯PTMG-PU、PCLD-PU。红外光谱(FT-IR)测试证实了二者结构上的差别。通过研究合成制备工艺过程中多种因素对乳液黏度及胶粒粒径的影响,发现当控制中和度为90%~100%、n(NCO)/n(OH)比为1.13~1.20、DMPA质量分数为2.5%~9.0%以及乳化时叶片转速为1500 r/min~2000 r/min、加水速度为100 mL/min~200 mL/min(体系总体积200 mL)时,可制得乳液黏度和胶粒粒径适中且固含量可达40%以上稳定的IPDI型聚氨酯乳液。     

两性离子型水性聚氨酯构效关系研究

以异佛尔酮而异氰酸酯、含磺酸基的聚酯二元醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、1,4-丁二醇为原料,以叔胺型扩链剂为亲水扩链剂,将含有阴离子磺酸基的水溶性聚酯多元醇引入到阳离子性的水性聚氨酯分子结构中,制备出含有阴、阳两性离子型聚氨酯。利用红外光谱、透射电子显微镜、激光粒度分析仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜和乳液电位分析等手段对两性离子乳液进行了分析表征,结果发现两性离子水性聚氨酯在不同pH值环境下具有不同的电离状态,乳液在酸性条件下,zeta电位为50.4mV,呈现阳离子性,乳液在碱性条件下,zeta电位为-48.3mV,乳液显示为阴离子性,说明水性聚氨酯具有阴、阳两性特征。因此两性离子型水性聚氨酯较单一离子特性的水性聚氨酯在烘干过程中更容易产生胶粒与胶粒间作用力,能够表现出更大初粘性,更适合制备水性聚氨酯粘合剂。     

苯胺-对苯二胺共聚物改性水性聚氨酯-丙烯酸酯涂层的制备及防腐性能研究

采用微乳液聚合法合成苯胺-对苯二胺共聚物P(ANI-PDA),采用原位乳液聚合法制备水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(WPUA),根据物理共混法制备出苯胺-对苯二胺共聚物/水性聚氨酯-丙烯酸酯复合涂层P(ANI-PDA)/WPUA。采用原子力显微镜(AFM)、热重分析(TGA)、吸水率测试、电化学测试和盐雾实验对P(ANI-PDA)/WPUA的形貌、热稳定性和防腐性能进行了表征和测试,研究了P(ANI-PDA)用量对涂层防腐性能的影响。结果表明,随着P(ANI-PDA)用量的增加,胶膜的热稳定性提高,乳胶粒粒径增大,当P(ANI-PDA)用量为1.5%时,胶膜的吸水率最低为4.1%,腐蚀电位为-1.034V,腐蚀电流密度为2.75×10~(-7) A·cm~2,耐盐雾最好,防腐性能最佳。     

塑料复合膜用水性聚氨酯胶粘剂的合成与表征

采用水性聚氨酯种子乳液与丙烯酸酯共聚的方法,制备了稳定的改性水性聚氨酯胶粘剂乳液,用FTIR及DSC分析表征了该共聚物的结构,通过改性聚氨酯胶粘剂粒度、乳液稳定性、耐水性、力学性能、粘接强度的测试,研究了丙烯酸酯含量及种类对水性聚氨酯乳液胶膜性能的影响.结果表明:丙烯酸酯的共聚加入改善了水性聚氨酯膜的耐水性、非极性基材之间的粘合力,当丙烯酸酯含量小于16%时,共聚物胶膜具有较好的力学性能.