氨基硅油改性水性聚氨酯的制备及性能

以氨基硅油(ASO)、聚己内酯二醇(PCL)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,2,2-双羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,水合肼为后扩链剂,制得ASO改性的水性聚氨酯Si-WPU乳液,进一步成膜处理制得Si-WPU膜。采用FTIR、接触角测量仪、TEM、TGA和纳米粒度表面电位分析仪考察了Si-WPU膜的化学结构、疏水性、胶粒形态、热性能以及Si-WPU乳液的粒径大小;探究了ASO加入量、异氰酸酯指数(R,预聚物合成过程中—NCO与活性基团的物质的量比)对Si-WPU膜力学性能和光泽度的影响。结果表明:当ASO加入量为15%(以PCL的质量为基准),R=1.6时,Si-WPU膜拉伸强度达到最大值25.9 MPa。当R=1.6时,随着ASO加入量的增加,乳液粒径从35.7 nm逐渐增大到134.3 nm;Si-WPU膜的力学性能下降,光泽度降低;残重随着ASO加入量的增加逐渐增加;Si-WPU膜与水的接触角从ASO加入量为0时的81.8?逐渐增大到ASO加入量为15%时的107.0?。     

有机硅烷偶联剂改性紫外光固化超支化聚醚基水性聚氨酯的性能

采用超支化聚酯Boltorn H 20与丁二酸酐反应,制备了亲水性超支化聚酯,然后与甲基丙烯酸酯基改性的聚醚基聚氨酯预聚体和3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷(IPTS)反应,合成了有机硅烷偶联剂改性紫外光固化聚醚基超支化水性聚氨酯(WHPU)。考察了有机硅烷偶联剂用量对WHPU的耐酸性、固化时间、凝胶质量分数、附着力、水接触角、水吸附率、乳液粒径分布及热稳定性的影响。结果表明,当IPTS与Boltorn H 20中羟基的摩尔比为6/16时,固化后的WHPU膜的凝胶质量分数为92%,在玻璃表面的附着力达到0级;与不含有机硅烷偶联剂的WHPU相比,该涂膜的水接触角和热稳定性分别提高了34°和22℃,其吸水率从13.8%降低到4.3%。     

KH570改性纳米SiO2的制备及应用

以硅烷偶联剂KH570为改性剂、乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)为助剂,对纳米SiO2进行表面改性。研究了改性剂和乳化剂用量对纳米SiO2亲油化度和平均粒径以及SiO2水溶液外观和稳定性的影响,获得了较佳的用量:KH570占纳米SiO2质量分数的9%,SDS则为3%。通过红外光谱、扫描电镜对改性纳米SiO2及其丙烯酸–聚氨酯(SPUA)复合膜进行了表征,与工业品丙烯酸–聚氨酯乳液(PUA)进行对比,测试了涂膜性能。结果表明,纳米SiO2与KH570发生了化学接枝键合;改性后的纳米SiO2粒径更小,分布更窄,在乳液中的分散性更好;SPUA涂膜的附着力、冲击强度和柔韧性与工业PUA产品相当,但硬度更高,吸水率降低。     

氨基硅油改性水性聚氨酯的制备与性能

以氨基硅油（ASO）、聚己内酯二醇（PCL）和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为主要原料，2,2-双（羟甲基）丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇（BDO）为扩链剂，水合肼为后扩链剂制得ASO改性的水性聚氨酯(Si-WPU)乳液，进一步成膜处理制得Si-WPU膜。采用FTIR、接触角测量仪、TEM、TGA和纳米粒度表面电位分析仪考察了Si-WPU膜的化学结构、疏水性、胶粒形态、热性能以及(Si-WPU)乳液的粒径大小；探究了ASO加入量、异氰酸酯指数（R，预聚物合成过程中NCO与活性基团的物质的量比）对Si-WPU膜力学性能和光泽度的影响。结果表明：当ASO加入量为15%（以PCL的质量为基准），R=1.6时，Si-WPU膜拉伸强度达到最大值（25.9MPa）。当R=1.6时，随着ASO加入量的增加，粒径从35.7nm逐渐增大到134.3nm；Si-WPU膜的力学性能下降，光泽度降低；热分解温度从186.2℃左右开始快速分解，428.4℃时基本分解完全，残重随着ASO加入量的增加逐渐增加；Si-WPU膜与水的接触角从ASO加入量为0时的81.8。逐渐增大到ASO加入量为15%时的107.0。，疏水性增强。     

基于NaOH中和剂制备羧酸型水性聚氨酯及其性能分析

以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂，与异佛尔酮二异氰酸酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇等反应合成聚氨酯预聚体，以NaOH为中和剂，制备了一系列羧酸型水性聚氨酯(WPU)。通过观察乳液外观，测试乳液的粒径和离心稳定性及胶膜的傅里叶变换红外光谱(FTIR)、力学性能、水接触角和吸水率，探究了DMPA含量对基于NaOH中和剂的水性聚氨酯性能的影响。结果表明，采用NaOH作为中和剂制备稳定的WPU乳液，并且，随着预聚体中亲水基团含量的增加，乳液的平均粒径和胶膜的水接触角逐渐减小，水性聚氨酯膜的拉伸强度逐渐增大，当亲水基团含量为1.1%时，WPU乳液粒径为43.95 nm,胶膜拉伸强度为51.85 MPa。     

甲基丙烯酸十二氟庚酯改性水性聚氨酯

采用聚已二酸丁二醇酯(PBA)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(MBFA-12)等原料合成了含氟水性聚氨酯乳液(WPU-F),考察了MBFA-12的用量对WPU-F乳液的粒径与黏度,WPU-F胶膜的吸水率、接触角、附着力、硬度、拉伸强度、热力学性能等的影响.结果表明:用MBFA-12改性水性聚氨酯,在提高水性聚氨酯胶膜的拉伸强度、附着力、热力学性能的同时,由于侧链上密集的-CF3作用,接触角从70.7(°)增加到107.6(°),胶膜吸水率从61.3%降到15%以下,大大提高了聚氨酯的耐水性.     

涂料用环氧改性聚酯型水性聚氨酯的合成

选用内聚能大的聚酯多元醇做软段,双酚A型环氧树脂为改性剂制备聚酯型水性聚氨酯。通过红外光谱跟踪(FT-IR)证明了环氧基的开环,探讨了环氧改性的机理;并通过粒径分析仪、接触角仪和热重分析仪(TGA)对乳液及涂膜进行了表征。结果表明:DMPA用量为6%,n(-NCO):n(-OH)为1.5:1,环氧树脂的环氧值为0.2或0.43,用量为6%~8%时,乳液外观及稳定性好,平均粒径为26.47 nm;涂膜硬度达2 H,拉伸强度可达46.23 MPa,吸水率仅为2.4%,初始分解温度提高54℃;综合性能优异,可作为高档涂料用树脂,应用于多领域。     

侧链含烷氧基硅烷的紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯的合成与表征

使用[3-(2-氨基乙基)氨基丙基]三甲氧基硅烷(AEAPTMS)作为二胺扩链剂,制备了一系列侧链含硅烷基的紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯(UV-WPUA)分散体。探究了具有不同含量AEAPTMS的UV-WPUA特性,包括乳液粒径、稳定性以及固化膜吸水率、凝胶率、表面性能、力学性能和热稳定性等。结果表明,傅里叶变换红外光谱表明AEAPTMS成功地引入了UV-WPUA中。随着AEAPTMS含量的增加,有利于交联密度的增加,UV-WPUA的粒径逐渐变大,固化膜表面变得更粗糙,水接触角、拉伸强度和热稳定性均增强。同时断裂伸长率下降,而AEAPTMS的加入对涂膜的铅笔硬度、附着力以及柔韧性影响甚小,其中附着力均为0级,柔韧性均为1 mm。     

有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸酯的制备及性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、二羟甲基丙酸(DMPA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)等为原料合成了含双键的聚氨酯乳液,再与有机硅偶联剂KH570、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)进行自由基聚合,制备了有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯(PUA)复合乳液。讨论了KH570用量对PUA胶膜耐水性、耐热性和力学性能的影响,并通过红外光谱、热重分析、粒度分析等测试对其结构和性能进行表征。结果表明,当固体分中KH570质量分数小于7.65%,乳液稳定性良好;随着KH570添加量增大,乳液粒径逐渐增大,胶膜吸水率下降,水接触角增大,耐水性、热稳定性和力学性能得到较大提高。     

有机氟改性水性聚氨酯性能研究

采用1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇(F12)对水性聚氨酯进行改性,制备了氟化水性聚氨酯,通过红外光谱、扫描电镜对产物进行了表征,研究了不同F12含量制备的氟化水性聚氨酯的吸水率和水接触角,测试了涂膜的力学性能。结果表明,随着F12含量的增加,所制备的氟化水性聚氨酯涂膜的水接触角、附着力以及硬度逐渐增大,吸水率逐渐降低,拉伸强度、断裂伸长率则先增加后减少。当F12用量为0.3%~0.4%时,涂膜的综合性能较佳:附着力1级,铅笔硬度H~2H,柔韧性3~5 mm,拉伸强度16.32~18.64 MPa,断裂伸长率397.65%~301.65%,涂膜吸水率7.1%~6.7%,水接触角67°~72°。以F12制备的氟化水性聚氨酯表面能低,具有良好的拉伸强度和耐水性,有望在纺织物及海洋防污涂层材料中得到应用。     

有机氟改性聚氨酯丙烯酸酯乳液的合成及性能

用自制水性聚氨酯预聚体、甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、二缩三丙二醇二丙烯酸酯及光引发剂Darocur 1173合成了一系列可紫外光固化水性聚氨酯乳液及固化膜(UV-WFPUA)。分别用红外光谱仪、扫描电镜、热重分析仪和X射线衍射仪表征了固化膜的结构、形貌、热稳定性和结晶程度,并考察了DFMA含量对其性能的影响。加入DFMA显著增强了纯聚氨酯膜的耐水性和热稳定性。当DFMA含量为15%时,所制固化膜表面平整,只含聚氨酯特征衍射峰,综合性能最好:邵氏硬度91.5 HA,拉伸强度3.19 MPa,断裂伸长率15.34%,附着力2级,吸水率2.75%,凝胶率93.84%,水接触角76.26°,表面自由能39.25 mJ/m~2。     

水性UV固化星型聚氨酯丙烯酸酯的性能研究

制备了水性UV固化星型杂臂聚氨酯丙烯酸酯(WSPUA),重点研究了星型聚氨酯分子臂的软段组成(PC-DL1000和PEG400)对其乳液和UV固化涂膜性能的影响。结果表明:乳液粒径、表面张力和革表面接触角随PCDL用量减少而变小;涂膜抗张强度、断裂伸长率、耐溶剂性能随PCDL用量减少而降低,耐水性随PCDL用量减少而提高;涂膜微相分离程度随PCDL用量增加而增加,软段玻璃化温度随PCDL用量增加而降低,热稳定性随PCDL用量增加而提高。     

聚碳酸酯型水性聚氨酯胶粘剂的合成及其性能研究

以甲苯二异氰酸酯、聚碳酸酯二元醇、2,2-二羟甲基丙酸等为原料合成了聚氨酯预聚体,通过KH-792[N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷]对其进行双氨基扩链,并中和乳化合成PCDL-WPU(聚碳酸酯型水性聚氨酯)胶粘剂。研究结果表明:随着KH-792加入量的增加,制备的水性聚氨酯乳液凝胶温度最高可达89℃,乳液粒径变大,胶膜的吸水率降低;当加入w(KH-792)=2%(相对于水性聚氨酯乳液总质量而言)时,扩链的乳胶膜失重5%,分解温度最高可达271℃;当加入w(KH-792)=3%时,乳胶膜拉伸强度最高可达14.2 MPa,断裂伸长率呈下降趋势。     

自交联型含氟丙烯酸酯改性聚氨酯乳液制备及性能研究

本文以含氟丙烯酸酯对聚氨酯进行了改性,并将双丙酮丙烯酰胺引入改性的聚氨酯链段,合成了自交联型氟化丙烯酸酯改性聚氨酯乳液(FPUA),利用红外光谱(FT-IR)分析、粒径分布分析、接触角测试对FPUA胶膜的结构与性能进行了表征。探讨了氟单体含量对胶膜的性能的影响。实验结果表明,乳液的粒径随着PUA预聚体用量的增加而增大,接触角随着含氟单体的增加而增大,吸水率随着含氟单体的增加而减小。考虑到成本问题,当氟单体含量为10%时,胶膜的综合性能最好,水接触角可达到108°,吸水率仅为10.19%。     

天然松香改性苯丙乳液的制备及其性能研究

以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸-2-乙基己酯(2-EHA)、丙烯酸-2-羟基乙酯(HEA)和丙烯酸(AA)为反应单体,利用天然松香乳液作为改性剂,通过乳液聚合的方式制备了松香-苯丙复合乳液。研究了乳化剂用量、引发剂用量、松香乳液用量和单体配比对乳液性能的影响。并通过TGA、DLS、TEM对所制备的复合乳液进行了表征。结果表明:当乳化剂用量为单体质量的5%、引发剂用量为单体质量的0.8%、松香乳液用量为单体质量的30%、m(硬单体)∶m(软单体)=2.5∶1时,制得的乳液呈白色泛蓝光,粒径为131 nm。成膜后,漆膜光滑透明,硬度(1H)、耐水性(接触角97.05°)和附着力(1级)等性能良好。     

蓖麻油改性磺酸型水性聚氨酯性能研究

采用蓖麻油、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己内酯二元醇(PCL)和1,4-丁二醇(BDO)为主要原料,以乙二胺基乙磺酸钠(AAS)为亲水基,合成了一系列由蓖麻油改性的磺酸型水性聚氨酯乳液,并固化成膜。通过FT-IR、粒径测试、吸水率与接触角测定、力学性能测定、TG等手段研究了蓖麻油含量对水性聚氨酯乳液与胶膜的影响。结果表明:蓖麻油成功接入聚氨酯分子主链中;随着蓖麻油含量的增加,乳液粒径逐渐增大;胶膜的吸水率先减小后增大,接触角先增大后减小,拉伸强度先增大后减小,断裂伸长率逐渐减小。当蓖麻油与PCL质量比为0.5时,胶膜吸水率最小,接触角最大,为95.18°,拉伸强度最大,为15.15 MPa,综合性能最好。通过TGA表明,蓖麻油的引入,胶膜的耐热性也有所提高。     

塑料涂料用脲基单体改性羟基苯丙乳液的合成

采用种子乳液半连续工艺法合成了脲基单体改性羟基苯丙乳液,与水性异氰酸酯固化剂配制得双组分水性塑料涂料,用于极性塑料基材的表面涂装。研究了乳化体系、羟基含量、交联单体乙烯基三乙氧基硅烷(AC-75)和脲基单体用量以及n(—NCO)∶n(—OH)比对乳液性能的影响。采用FT-IR、TEM和激光粒度仪等分析手段对苯丙乳液的形貌、粒径、表面官能团及涂膜固化过程进行了表征。结果表明:所制乳液呈现核壳结构、粒子的粒径分布较窄、固化反应完全,且脲基单体用量为2%,AC-75用量为3%,羟基单体用量为10%,n(—NCO)∶n(—OH)为1.3～1.5,可得到附着力、耐醇性、耐水性优异的涂膜,其性能优于市售溶剂型涂料。     

无皂核壳蓖麻油基聚氨酯/聚氟化丙烯酸酯杂化乳液

以蓖麻油、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和三乙胺(TEA)为原料合成了具有表面活性的蓖麻油基聚氨酯水分散体(CPU),然后在CPU中进行含氟丙烯酸酯的无皂乳液聚合,制备了以蓖麻油基聚氨酯为壳、聚氟化丙烯酸酯为核的无皂核壳含氟聚氨酯丙烯酸酯杂化乳液(FCPUA)。采用透射电镜(TEM)确认了杂化乳液的结构,用红外光谱(IR)、热重分析(TGA)、示差扫描量热仪(DSC)、能谱分析(EDS)、扫描电镜(SEM)、接触角和吸水率测试对杂化乳液和乳胶膜的性能进行了表征。结果表明,与蓖麻油基聚氨酯相比,合成的FCPUA杂化膜的热稳定性更高,硬度为6H,吸水率为5%,与水的接触角为96.5°,但附着力较差,断裂伸长率较低。     

水性丙烯酸酯聚氨酯乳液的合成及性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(N210)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等为原料,采用种子乳液聚合法制备了水性丙烯酸酯聚氨酯(PUA)乳液。探讨了异氰酸根指数R,二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)等用量以及中和度对PUA乳液及其漆膜性能的影响,获得了PUA乳液的最佳合成条件:R=1.3,DMPA添加量为PU质量的6%,TMP和MMA的添加量分别为PUA质量的1%和30%,中和度为90%~100%。红外光谱分析表明,成功合成了PUA乳液。在优化条件下制备的乳液外观呈蓝色半透明状,平均粒径71.89 nm,黏度为66.13 mPa·s,具有较好的稳定性。以该乳液制备的漆膜附着力1级,硬度H,吸水率13.84%,具有较好的耐醇性。     

有机氟硅改性水性聚氨酯的合成及应用

以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,二羟甲基丁酸(DMBA)、1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,乙二胺(EDA)为后扩链剂,八氟戊醇(OFP)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为改性单体制备了氟硅改性水性聚氨酯乳液(FSiWPU),并将其用于亚麻织物整理。采用FTIR和XPS对聚合物进行了结构表征,通过乳液粒径、胶膜耐酸/碱性和吸水率测试探究了OFP和KH550的加入对胶膜性能的影响,并对整理后的亚麻织物进行了SEM分析以及水接触角和应用性能测试。结果表明:KH550和OFP成功引入到聚氨酯主链中,且含氟和含硅链段向胶膜表面迁移。加入有机氟硅后,复合乳液的粒径为109.57 nm,胶膜的耐酸/碱性能提高,吸水率明显下降。经复合乳液整理的亚麻织物表面光滑,摩擦因数和刚性指数均下降,对水接触角为111.86°,抗污等级和断裂强力提高。