三异丙醇胺交联改性阳离子水性聚氨酯封底漆的合成及其性能

以三异丙醇胺(TIPA)为交联剂制备了不同交联度的阳离子型水性聚氨酯(CWPU)。用红外表征其结构,并分别对CWPU乳液的粒径分布和胶膜的机械性能、热学性能以及耐水性进行了测试。结果表明:随着TIPA含量的增加,CWPU乳液的平均粒径先减小后增大,胶膜硬度增加,拉伸强度增大,软段玻璃化转变温度提高,耐水性和耐热性提升。当TIPA加入量为1.80%时,胶膜机械性能最优,拉伸强度达17.5 MPa,硬度达邵D65,耐热性也最好;当TIPA加入含量为1.35%时,胶膜耐水性最好,96 h吸水率为4.2%,并且乳液粒径较小,较适合作木器封底漆。     

用磺酸型亲水扩链剂制备高固含量聚氨酯乳液

以聚(四氢呋喃-co-氧化丙烯)二醇为软段、异佛尔酮二异氰酸酯为硬段,以1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)作为亲水扩链剂,用自乳化法合成了一系列稳定的高固含量聚氨酯乳液,分析了DHPA用量对乳液及其胶膜性能的影响。结果表明:所得聚氨酯乳液的粒径呈多元分布,乳胶粒子呈球形;乳液为假塑性流体;随着DHPA用量的增加,乳液平均粒径逐渐减小,粒径分布变窄,固含量不断增大,当DHPA质量分数为7%时,乳液的总固物质量分数可达61%。乳液具有较好的高、低温及贮存稳定性能。随着DHPA用量的增加,聚氨酯乳液胶膜的拉伸强度逐渐增大,扯断伸长率则先增大后减小;当DHPA质量分数为5%时胶膜的综合力学性能最佳;DHPA用量对胶膜的热稳定性没有明显影响。     

DHPA扩链剂合成磺酸型水性聚氨酯的性能研究

合成了一种新型磺酸型扩链剂1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA),并通过红外光谱法证明了其化学结构。利用这种扩链剂与异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚多元醇等反应,制备出固含量高、热稳定性好和力学性能好的磺酸型水性聚氨酯(SWPU)乳液及薄膜。与同时合成的羧酸型水性聚氨酯(CWPU)对比发现,SWPU乳液的固体质量分数可达50%以上,而CWPU乳液固体质量分数不超过40%;SWPU乳液的粒径比CWPU小,粒径分布窄;SWPU薄膜具有更好的热稳定性和弹性模量;SWPU薄膜耐溶剂性比CWPU薄膜好,但耐水性比CWPU薄膜差。     

阴离子型水性聚氨酯-酰亚胺的合成与性能

以均苯四甲酸酐和乙醇胺为原料合成二羟基均苯酰亚胺(HEPMI);以HEPMI为扩链剂,聚氧化丙烯二醇(PPG-2000)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、一缩二乙二醇(DEG)为主要原料,制备了阴离子型水性聚氨酯-酰亚胺(WPUI)乳液,利用FTIR、DSC、TGA、拉伸测试表征了聚合物的结构和性能,考察了HEPMI含量对WPUI乳液及胶膜性能的影响。结果表明,随着HEPMI含量的增多,WPUI乳液粒径逐渐增大,聚合物的软硬段的玻璃化转变温度提高,胶膜硬段的耐热性能略有下降,软段的耐热性能明显提高,胶膜的机械性能先增大后减小;当HEPMI的质量含量为2%时,胶膜的综合性能最优,乳液粒径45.2 nm,胶膜5%和50%的热分解温度为282,380℃,拉伸强度达到21.5 MPa,断裂伸长率为667%。     

硬段含量对脂肪族阴离子水性聚氨酯性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯和聚酯多元醇为主要原料,用预聚混合法合成了一系列硬段含量不同的脂肪族阴离子水性聚氨酯纳米乳液。通过FTIR、GPC、DSC等,研究了硬段含量对产品结构和性能的影响。结果表明,随着硬段含量增加,乳液平均粒径逐渐增大但仍小于100nm,粒径分布逐渐变宽;分子结构中成氢键的脲键增多;数均相对分子量略有增加;DSC分析表明软段玻璃化温度向低温漂移,而硬段玻璃化温度向高温漂移,说明两相微相分离程度增加。硬段含量为30%时胶膜拉伸强度最高达52MPa,而断裂伸长率随硬段含量增加从2250%急剧减小到863%。耐水性在硬段含量最高时最佳。     

粒料法合成聚氨酯分散体及性能的研究

以聚四氢呋喃二醇(PTMG)为软段,异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水单体,采用粒料法合成了聚氨酯离子聚合物粒料,制备了固含量为40%的聚氨酯分散体(PUD),研究了亲水含量和硬段含量对分散体性能及其胶膜性能的影响。PUD的ζ电位处于30~60 mV,黏度小于1100 mPa s。随着亲水含量增加,平均粒径减小,粒径分布变窄,黏度升高;硬段含量增加,平均粒径增大,粒径分布变宽,黏度降低。透射电镜显示,溶胶粒子呈大小不一的球形结构。PUD胶膜吸水率在3.15%~6.67%。力学性能测试表明硬段含量增加,断裂伸长率降低,拉伸强度增强。DMA测试显示胶膜出现相分离,有硬段和软段两个玻璃化转变温度。随着硬段含量增加,相分离程度提高,软段玻璃化温度降低,硬段玻璃化温度升高。     

阴离子水性聚氨酯胶粘剂的合成与性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG,Mn=1000/2000)、聚己内酯二醇(PCL,Mn=2000)、二羟甲基丙酸(DMPA)和1,4-丁二醇(BD)为主要原料合成了一系列阴离子型水性聚氨酯乳液胶粘剂(WPU)。讨论了硬段含量和多元醇种类等对WPU及其胶膜性能的影响。实验结果表明,随着硬段含量的增加,乳液黏度逐渐降低;胶膜拉伸强度和剥离强度先增加后有所降低。当硬段含量为45.22%时,拉伸强度和剥离强度达最大值,乳液和胶膜的综合性能最好。多元醇分子质量增加可提高胶膜的耐水性,但力学性能与粘接性能并未相应增强。聚酯多元醇型WPU的综合性能比聚醚型的好。     

水性聚氨酯的阻燃改性及性能研究

选用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、己二酸丁二醇酯、2,2-双(羟甲基)丙酸(DMPA)为主要原料,利用氮磷协同阻燃的原理,将N,N-二羟乙基-亚磷酸甲胺二乙酯导入到聚氨酯分子链中制备阻燃型水性聚氨酯乳液。研究发现阻燃剂含量对乳液稳定性、粒径、机械强度、热重性能、极限氧指数等性能均有影响。当阻燃剂含量由0增加到6%时,乳液的稳定性逐渐变差;乳液成膜后,膜的拉伸强度也随之减小,而断裂伸长率则呈现出先增加后减小的现象。与此同时,DSC及TG实验结果表明,随着阻燃剂含量的增加,膜的热分解速率减慢,聚氨酯软、硬段的热分解温度均升高。与没有添加阻燃剂的软、硬段分解温度(200℃与310℃)相比,添加2%、3%、4%、5%的阻燃剂后,其软段分解温度变化不大,而硬段分解温度最大可增加到425℃;氧指数分别由26%增加到33%、34%和33%。这些结果一方面说明N,N-二羟乙基-亚磷酸甲胺二乙酯是非常高效的聚氨酯阻燃剂,另一方面在3%后继续提高阻燃剂含量对氧指数的影响不大。综合上述结果,最优化的阻燃剂配比是阻燃剂含量为2%～3%。     

硬段组成对脂肪族水性聚氨酯性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)为主要原料合成了水性聚氨酯乳液,并通过FT-IR、DSC、粒径分析表征手段,研究了硬段组成中HDI和IPDI的相对含量对乳液及成膜性能的影响。结果表明:随着HDI含量的增加,乳液粒径变大,粒径分布变窄,乳胶粒子的ξ电位变小,乳液稳定性变差,HDI含量的增加促使了软硬两相的结晶;HDI规整的线型结构提高了聚氨酯胶膜的柔韧性,随着HDI含量的增加,断裂伸长率增大,拉伸强度降低,吸水率降低,但在HDI含量过高时,增加了软硬两相的相容性,吸水率出现微弱的上升。     

丙烯酸酯含量对水性聚氨酯性能的影响

采用无皂种子乳液聚合法,以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚酯多元醇、二羟甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)等为主要原料合成丙烯酸酯-水性聚氨酯复合乳液,考察了丙烯酸酯含量对水性聚氨酯乳液粒径、运动黏度、胶膜的耐水性和力学性能的影响。试验结果表明,随着丙烯酸酯含量的增加,复合乳液的粒径增大,运动黏度减小,胶膜的耐水性和拉伸强度提高,但胶膜的断裂伸长率有所降低,适宜的丙烯酸酯用量为40%～50%。     

聚酯-聚醚混合型水性聚氨酯的合成工艺研究

以聚己二酸丁二醇酯二醇（PBAG）和聚乙二醇（PEG）为软链段,以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和二羟甲基丙酸（DMPA）为硬链段,采用预聚体法制备了水性聚氨酯（WPU）,研究了R值（NCO／OH摩尔比）、DMPA用量、聚酯与聚醚摩尔比等对乳液的粘度、粒径、稳定性和聚氨酯胶膜力学性能的影响。结果表明,选用尺值为2．0、DMPA质量分数为3．5％、聚酯与聚醚摩尔比为2．5,制备的聚酯-聚醚混合型WPU的粒径可以达到310nm,粘度达到65mPa·s,其离心稳定性和wPU膜力学性能良好。经WPU涂层整理织物的耐静水压达到6．08kPa,透湿量达4550g／（m2×24h）,符合服用性能的要求。     

阳离子水性聚氨酯的相反转与性能

引言 水性聚氨酯通常是在多元醇和多异氰酸酯加成反应而得的预聚物中引入亲水扩链剂二羟甲基丙酸、甘油单酸酯[1]、酒石酸[2]或二乙烯三胺[3]、二溴丁二酸、N-甲基二乙醇胺[4]等,经中和后,在高速搅拌下将离子化聚氨酯加至水中,或将水加至聚氨酯离聚体有机溶液中,形成聚氨酯水分散液.Dieterich[5]和Lorenz[6,7]及Chan[8]等用黏度法和电导率法研究了阳离子型聚氨酯10%的丁酮溶液在不同温度下加水分散的相转变过程, 认为全过程可分为硬段区表面离子基团吸附水而分离、水进入硬段的无序和有序区、软硬段区重组形成分散微粒的3个阶段,相转变过程与硬段结构、离子基团含量和分散温度相关;寇波[9]、鹿秀山[10]等研究了阴离子型离聚体的50%丁酮溶液的相转变,结果表明,随着软段相对分子质量升高,体系的相转变点后延,聚酯体系的相转变比聚醚体系的相转变发生得早.     

新型磺酸盐水性聚氨酯乳液的合成及其性能研究

以聚己二酸乙二醇酯二元醇、甲苯二异氰酸酯、乙二胺基己磺酸钠(N60)等为主要原料,制备了一系列不同N60用量的磺酸盐型水性聚氨酯(WPU)乳液。研究了N60用量对WPU乳液及其胶膜性能的影响,并通过FT-IR、TEM、TGA等方法进行表征。结果表明,磺酸盐型WPU乳液的贮存、冻融、高温稳定性均较好。随N60用量的增加,磺酸盐型WPU乳液粒径先减小后增大,粒径分布变窄,胶膜的拉伸强度、吸水率呈上升趋势、断裂伸长率下降。TEM图显示微粒分散性好,呈球形;相对于羧酸型WPU,磺酸盐型WPU胶膜的拉伸强度提高,热稳定性更好。     

聚氨酯水分散体结构与性能的关系研究

以聚四氢呋喃、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸为主要原料合成了WPUD.并采用红外光谱对WPUD分子结构作了表征,同时对分散体的性能进行了测试和分析.结果表明,DMPA用量是影响水分散体性能的主要因素.DMPA影响分散体的形态、稳定性、吸水率、平均粒径.随着DMPA含量的增加,水分散体稳定性提高、吸水率增加.当DMPA的质量分数由0.014％增加到13.57％时,透光率从0.003％提高到88.88％.并研究了聚氨酯硬段和软段的含量对涂膜基本性能的影响,随着硬段含量增加,铅笔硬度有所提高,软段含量增加,柔韧性提高.另外,残留溶剂是影响水分散体稳定性的另一个重要因素,当分散体中残留溶剂含量增加时,稳定性降低.     

水性聚氨酯羟基组分的制备及其稳定性研究

采用聚丙二醇(N210)、2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)为主要原料合成具有支化结构的水性聚氨酯羟基组分。探讨了工艺条件对羟基组分中—NCO含量的影响,采用红外光谱(IR)对产物进行了表征;用亚微观可视化反应装置测试了乳液粒径;用Stokes自由沉降速率方程求出了乳液的沉降速率。结果表明,适宜的工艺条件是反应温度为75℃,反应时间为4h;乳液的稳定性与DMPA和TMP的含量密切相关,随DMPA含量的增加乳液稳定性增加;当TMP的质量分数为0～4.7%时,其沉降速率为(0.041×10-13)～(2.124×10-13)m/s,乳液较稳定。     

纳米级PU-PMMA LIPN的制备与结构研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、聚醚多元醇(PPG3010)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料,甲基丙烯酸甲酯(MMA)为降粘剂合成了聚氨酯(PU)-MMA乳液;采用无皂原位乳液聚合的方法,MMA在PU-MMA乳液内部聚合,制备了纳米级的PU-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)乳液互穿聚合物网络(LIPN)。对PU-PMMA复合乳液的结构、乳胶粒子粒径、成膜后PU和PMMA两相的相容性进行了讨论。结果表明,PU-PMMA复合结构已经形成;乳胶粒子的粒径分布多在20 nm,由于比表面积较大,部分小粒径粒子发生了团聚;复合体系只有一个Tg且介于PU和PMMA的Tg之间;成膜后PU和PMMA的相畴小于50 nm。     

极性基团（-CN）对水性聚氨酯涂料附着力的影响

以聚丙二醇（PPG）、聚己内酯（PCL）、聚碳酸酯二醇（PCDL）和自制含氰基大分子二醇（PZJ）等为混合软段,异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）等为硬段,合成含氰基水性聚氨酯乳液。通过红外光谱表征了含氰基聚氨酯膜的结构,用动态光散射法（DLS）测定了乳液的粒径及其分布,并研究了氰基含量对聚氨酯膜的附着力的影响。     

基于羧酸-磺酸盐的聚氨酯乳液的制备及性能研究

以二羟甲基丙酸(DMPA)和1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)为亲水扩连剂制备含有磺酸基团的水性聚氨酯微乳液。利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对DHPA和水性聚氨酯的结构进行表征,证实了目标产物DHPA的生成,并作为亲水扩链剂引入PU链上。研究表明,随着DHPA含量增大,乳胶粒平均粒径减小,粒径分布宽度变窄。聚氨酯乳液呈假塑性流体特征。所制得的聚氨酯表面活性剂对丙烯酸单体具有良好的乳化性能,可用于乳液聚合中。