有机氟硅共改性水性聚氨酯乳液的合成及其性能

将异佛尔酮二胺(IPDA)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)进行Micheal加成反应,合成端仲胺基的有机氟化合物(DFMA-IPDA)。以该化合物为扩链剂、聚醚改性聚二甲基硅氧烷(PDMS)为二元醇,与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)聚合制备了有机氟和硅改性的水性聚氨酯(WPU),研究了有机氟和/或硅用量对WPU乳液性能和胶膜性能的影响。结果表明:用该方法合成的DFMA-IPDA纯度达99.2%,和一定量的PDMS共改性可合成稳定的WPU乳液。随两者用量的增加,WPU乳液的平均粒径增大,胶膜的热稳定性、耐水性提高,表面水接触角增大。PDMS可提高WPU胶膜的柔性,而DFMA-IPDA可提高胶膜的韧性。用PDMS和DFMA-IPDA共改性能获得综合性能优异的WPU,当扩链剂完全采用DFMA-IPDA,PDMS用量为4%时,WPU胶膜的吸水率为4.5%,水接触角达到102.3°。     

氢化端羟基聚丁二烯改性水性聚氨酯涂料的合成及其性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二聚酸聚酯多元醇(BY3022)、氢化端羟基聚丁二烯(氢化HTPB)、二羟甲基丙酸(DMPA)等原料合成了稳定的水性聚氨酯(WPU),并用FT-IR、SEM、DSC等手段对其结构和性能进行了表征。结果表明:随着氢化HTPB含量的增加,WPU乳液的平均粒径逐渐增大,胶膜表面的光泽逐渐降低,拉伸强度先增大后减小,硬段玻璃化转变温度提高,耐水性和耐热性能提高;当氢化HTPB含量为10%(占聚氨酯软段的质量分数,下同)时,胶膜拉伸强度最优,达到41MPa,断裂伸长率达到600%;当氢化HTPB含量为50%时,胶膜表面光泽最低,可达亚光效果。     

聚丁二烯型含氟聚氨酯弹性体的合成及性能研究

以端羟基聚丁二烯(HTPB)、二元氟醇(F(OH)2)、1,4-丁二醇(BDO)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、含氟丙烯酸酯类单体(FA)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,合成了软段型和共聚型两种含氟聚氨酯弹性体。并通过全反射傅里叶红外光谱表征了其结构。对比研究了软段型含氟聚氨酯(SHFTPU)和共聚型含氟聚氨酯(CHFTPU)以及聚氨酯树脂(HTPU)的流变行为、光固化动力学、疏水性以及热稳定性。结果表明,共聚型含氟聚氨酯(CHFTPU)的流变性较好;引入15%氟链段时,软段型含氟聚氨酯(SHFTPU)和共聚型含氟聚氨酯(CHFTPU)薄膜的水接触角从85.6°分别上升到了111.8°和105.2°,且CHFTPU型薄膜接触角大于SHFTPU型薄膜;热分解温度从379℃分别上升到402℃和415℃,CHFTPU型薄膜的热稳定性较好;CHFTPU体系的双键转化率达到80%以上,较SHFTPU和HTPU体系更高。     

密集侧链有机硅改性水性聚氨酯分散体的合成与胶膜表面性能

首先采用单端双羟基聚硅氧烷与二异氰酸酯反应合成了硅氧烷密集侧链片段，而后与二异氰酸酯、聚醚（聚酯）二元醇、二羟甲基丙酸、小分子扩链剂合成有机硅侧链密集集中于聚氨酯链段中某些区域的改性水性聚氨酯分散体。采用GPC追溯了反应过程，采用接触角测定仪、XPS、SEM表征了胶膜表面特性；采用接触角测定仪研究了胶膜在水中浸泡72 h后表面疏水性变化。结果表明：密集侧链改性水性聚氨酯胶膜表面有机硅富集程度远高于对应的随机侧链改性水性聚氨酯，同时密集改性水性聚氨酯胶膜在水中浸泡72 h后，胶膜表面疏水性保持且略有提高。     

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.     

含氟丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成及性能研究

采用聚四氢呋喃二醇(PTMG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料,甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为接枝剂,全氟辛基乙基丙烯酸酯(FA)为改性剂,合成了一系列含氟丙烯酸酯改性的水性聚氨酯乳液(WPUFA),并干燥成膜。考察了FA用量对WPU/WPUFA乳液及涂膜性能的影响,并采用红外光谱(FT-IR)、接触角、力学性能和热重分析(TGA)等手段对其进行表征。结果表明,FA成功接入到水性聚氨酯分子链中;随着FA含量增加,乳液粒径增大,胶膜接触角变大,吸水率变小,拉伸强度变大,断裂伸长率变小;FA的引入使胶膜耐热性能变好,当FA在胶膜中的质量分数为40%时,胶膜的综合性能最佳。     

扩链交联剂对水性聚氨酯乳液性能的影响

分别以一缩二乙二醇(DEG)、乙二醇(EG)、1,4-丁二醇(BDO)、乙二胺(EDA)及三羟甲基丙烷(TMP)为扩链交联剂,液化MDI为异氰酸酯组分,聚醚二醇(PPG)为低聚物多元醇组分,采用预聚体法制备了一系列水性聚氨酯(WPU)。通过万能材料试验机、热重分析(TG)、差示扫描量热仪(DSC)等表征手段研究了扩链交联剂对水性聚氨酯乳液及胶膜性能的影响。结果表明:BDO型WPU乳液粒径最小,黏度最大,稳定性最好;TMP型WPU胶膜具有最大拉伸强度,DEG型WPU胶膜具有最大断裂伸长率;TMP型WPU胶膜耐热性最好。     

含氟聚硅氧烷对大豆油基水性聚氨酯性能的影响

以大豆油基多元醇(MESO)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和2,2-二羟甲基丙酰氧基丙磺酸钠(DMPPS-Na)为原料,采用丙酮法制备了大豆油基磺酸型水性聚氨酯预聚体,再以聚三氟丙基甲基硅氧烷(PTFPMS)为改性剂,制备了含氟聚硅氧烷改性水性聚氨酯,探讨了PTFPMS的含量对水性聚氨酯性能的影响。实验结果表明:当PTFPMS含量为4%时,和未改性的水性聚氨酯相比,胶膜的表面水接触角从76°提高到了92.5°,吸水率从14%下降到了7.02%,拉伸强度达最大值,热稳定性提高。     

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。     

水性聚氨酯结构与性能关系研究

以聚酯二元醇（PHA）、聚醚二元醇（N-210、N-220）、蓖麻油（C．O．）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、二羟甲基丙酸（DMPA）为主要原料合成了系列水性聚氨酯（WPU），并对聚醚N-220型WPU分别使用有机硅、有机氟、端羟基聚丁二烯（HTPB）橡胶改性。通过红外、吸水率测试、电子拉力试验机、接触角测试研究了软段类型（N-210，N-220，PHA）、交联、改性对WPU耐水性、力学性能、涂膜手感的影响。研究发现，由PHA制备的聚氨酯耐水性、拉伸强度优于聚醚（N-210、N-220）制备的聚氨酯，适度交联可提高胶膜拉伸强度及耐水性。有机硅、有机氟改性可改进WPU的耐水性及表而性能，HTPB橡胶改性可提高胶膜的柔顺性及力学性能。     

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%。     

水性含氟聚氨酯乳液的合成及性能的研究

采用聚四氢呋喃醚二元醇和自制的含氟二元醇(DAF)作为软段,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)作为硬段,合成了水性含氟改性的聚氨酯乳液(FPU),并对其性能进行了研究。结果表明,随着含氟量的增加,PU膜接触角增大,当DAF质量分数达到15.1%时,接触角达到93.5°,此时氟在表面的富集基本达到饱和,增加趋势趋于平缓;随着含氟量的增加,FPU膜吸水率逐渐降低,并且在DAF质量分数达到15.1%时,吸水率为11%,随后下降的趋势也趋于平缓;以点滴法测FPU膜的表面性能,表明氟改性聚氨酯乳液胶膜的耐化学性比无氟的有所改善。     

异氰酸酯指数对阴离子型水性聚氨酯性能的影响

以二羟甲基丁酸(DMBA)和聚乙二醇(PEG)为亲水扩链剂,甲苯二异氰酸酯(TDI)为异氰酸酯组分,聚氧化丙烯二醇(PPG)为低聚物多元醇组分,采用预聚体法合成了一系列阴/非离子型水性聚氨酯(WPU)。通过万能材料试验机、粒径测试、接触角测定等表征手段研究了异氰酸酯指数(R值)对水性聚氨酯乳液及胶膜性能的影响。结果表明,随着异氰酸酯指数的增加,乳液粒径逐渐增加,Zeta电位绝对值逐渐减小;胶膜的拉伸强度逐渐增加,断裂伸长率逐渐减小,表面接触角逐渐增大。     

端羟基聚丁二烯橡胶对水性聚氨酯性能的影响

主要探讨了端羟基聚丁二烯橡胶(HTPB)对水性聚氨酯(WPU)耐水性、力学性能、胶膜手感的影响,以及不同交联剂对胶膜的影响。     

含氟硅丙烯酸酯核壳乳液及涂膜表面性能

在可聚合阴离子乳化剂体系下,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主要单体,甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为功能单体,采用半连续种子乳液聚合法合成了含氟硅丙烯酸酯核壳乳液。考察了DFMA和KH-570用量对乳液聚合过程和乳胶膜表面疏水性能的影响,并对乳胶膜的表面自由能进行了估算。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重(TG)、接触角(CA)及X射线光电子能谱(XPS)对氟硅丙乳液及乳胶膜进行了表征。研究结果表明,氟硅单体有效地参与了聚合,乳胶膜中氟硅元素呈梯度分布,当氟硅丙乳液中DFMA和KH-570用量分别为16%和5%（质量分数）时,涂膜-空气界面与去离子水的接触角为110.6°,涂膜的表面能低至15.4 mN·m^-1,其疏水性和耐热性有较大幅度提高。     

长烷基链对水性聚氨酯在非极性基材上附着力的影响

以聚己二酸新戊二醇酯（PNA）、二聚酸聚酯多元醇（BY3026）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为主要原料制备了一系列侧链含长链烷基的水性聚氨酯（WPU）乳液并制成胶膜。通过FTIR、DSC表征了胶膜的结构和热性能，测试了乳液粒径及胶膜的力学性能、吸水率、接触角以及其在双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）上的附着力。结果表明，当m(BY3026)∶m(PNA)从0∶1增加到3∶5,WPU乳液粒径增大，胶膜的耐水性增强，表面能先减小后增大，拉伸强度和断裂伸长率从52.6 MPa和2607.2%分别降低至38.7 MPa和1911.2%。当m(BY3026)∶m(PNA)=2∶5时，制备的WPU胶膜表面能为35.43mJ/m2,WPU乳液在BOPP薄膜上的T-剥离强度为2.98 N/25 mm。     

氟代聚丙烯酸酯改性聚氨酯复合乳液的制备及其疏水性

为了提高聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的耐水性和耐溶剂性,将聚氨酯溶液作为反应介质,以丙烯酸十二氟庚酯(FA)和丙烯酸羟丙酯为单体,偶氮二异丁腈为引发剂,在溶液中进行聚丙烯酸酯自由基聚合,然后用N-甲基二乙醇胺进行亲水基扩链,通过溶液聚合相转化法制得新型阳离子氟代聚丙烯酸酯改性聚氨酯复合乳液。通过红外光谱、透射电镜、光电子能谱仪和接触角测定仪分别对复合乳液的结构、乳胶粒形态、膜表面的化学元素组成及疏水性进行了研究。结果表明,含氟链段成功接入了大分子链中,乳液形成稳定的核-壳结构,在膜材料表面形成了主要由含氟丙烯酸酯链段组成的界面,FA的引入可使复合乳液胶膜与水的接触角(PUA膜与水的接触角)由65°提高至98°。     

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。     

内交联型聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯的制备

以聚碳酸亚丙酯多元醇(PPC)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,三羟甲基丙烷(TMP)为扩链交联剂,合成系列内交联型聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯(PPCWPU)。采用红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、耐水性实验和接触角实验对WPU结构和性能进行表征。结果表明,随着TMP用量的增加,WPU胶膜的热性能提高。同时,胶膜的耐水性和防水性也得到了改善。