羟基硅油改性聚氨酯多元醇水分散体的合成与性能

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚多元醇(N220)、羟基硅油和二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料,二乙醇胺(DEA)为封端剂引入羟基,合成了羟基硅油改性聚氨酯多元醇水分散体。采用红外光谱、核磁共振氢谱对聚合物结构进行了表征,同时研究了羟基硅油含量对聚合物乳液的粒径、黏度、稳定性以及胶膜的耐水性、耐油污性、力学性能、热性能的影响。结果表明,随着羟基硅油含量的增加,乳液的粒径和水接触角增大,黏度降低,胶膜的拉伸强度和吸水率下降,断裂伸长率升高。当羟基硅油含量为3%时,胶膜的综合性能最佳,此时其乳液粒径为92.4nm,胶膜的水接触角为93°,拉伸强度为5.5 MPa,断裂伸长率为621%,24h吸水率为7.6%。     

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%。     

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%。     

硬段阻燃改性水性聚氨酯的性能

对二溴新戊二醇(DBNPG)阻燃改性水性聚氨酯的性能进行了研究。对改性后的乳液进行了高温稳定性、低温稳定性、力学稳定性测试,同时用透射电镜表征了聚氨酯在水中的分散状态,用Brookfied黏度计测试其流变性能。对水性聚氨酯胶膜进行了力学性能,吸水率,接触角测试。实验发现,相比未改性的水性聚氨酯,在相同二羟甲基丙酸(DMPA)含量的前提下,DBNPG改性的水性聚氨酯乳液稳定性良好,聚氨酯粒径增加,分布均匀且形状规整,胶膜接触角增大,吸水率显著减小。此外随改性程度的增加,拉伸强度逐渐增大,断裂伸长率逐渐减小。流变性能测试表明两者均为牛顿流体。     

纳米SiO2对水性聚氨酯相形态及胶膜性能的影响

将接有氨基的纳米SiO2用于水性聚氨酯(WPU)的改性,制得SiO2/WPU杂合分散体。采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)考察了SiO2用量对胶膜微相分离和结晶性能的影响,研究了WPU相形态与胶膜耐水性、力学性能等的关系。结果表明,随着SiO2用量的增加,有序氢键化程度降低,无序氢键化程度增加,SEM和AFM图中软段和硬段的微相分离显著减弱,胶膜的相对结晶度从59.62%降至23.69%,说明SiO2的引入增加了软硬段的相容性,降低了软段结晶性能。当SiO2质量分数为2%时,拉伸强度为21.05MPa,断裂伸长率为317.43%,吸水率为24.26%,复合材料具有最佳的耐水性和力学性能。     

氨基硅油接枝聚碳酸亚丙酯水性聚氨酯的合成与性能

以聚碳酸亚丙酯多元醇(PPC)为软段,以二羟基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,合成水性聚氨酯(WPU)预聚体,通过氨基硅油(AEAPS)接枝改性制备了系列WPU乳液。采用红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、接触角和耐水试验对WPU结构和性能进行表征。结果表明,纯PPC型WPU胶膜软硬段微相分离不明显,AEAPS改性胶膜软硬段微相分离明显,胶膜的结晶性随着AEAPS含量的增大而降低,胶膜耐热稳定性、耐水性和水接触角随着AEAPS含量的增大而提高。     

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.     

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。     

羟丙基硅油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、聚酯多元醇、羟丙基硅油和二羟甲基丙酸等为主要原料,自制的超支化聚氨酯为交联剂,合成了羟丙基硅油改性的超支化水性聚氨酯。采用红外光谱对聚合物进行了表征,同时研究了加入羟丙基硅油对聚合物乳液粒径、稳定性以及胶膜的水接触角、力学性能、热性能和吸水率的影响。结果表明:随着羟丙基硅油含量的增加,乳液粒径和水接触角增大,胶膜的拉伸强度降低,而断裂伸长率升高,吸水率下降。加入羟丙基硅油后,胶膜耐热性提高,当羟丙基硅油含量为10%时,胶膜的综合性能最佳,此时其乳液粒径为107nm,胶膜的水接触角为92°,拉伸强度为14.68MPa,断裂伸长率为517%,48h吸水率为6.25%。     

可聚合纳米SiO_2改性光固化水性聚氨酯胶膜性能研究

采用紫外辐照法将具有双键的纳米SiO2接枝于光固化水性聚氨酯(WPUA)上,得到改性纳米SiO2/WPUA胶膜。通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、热重(TG)、胶膜吸水率和力学性能等测试,研究了不同含量改性纳米SiO2胶膜的微观形貌和性能。结果表明,加入改性纳米SiO2使胶膜结晶性降低,热稳定性提高,对胶膜的平整度影响不大。当改性纳米SiO2添加量为5%时,胶膜的吸水率为2.418%,拉伸强度和断裂伸长率达到最大值为10.303 MPa、368.807%,比空白膜分别增大了40.49%和66.30%,复合材料具有最佳的耐水性和力学性能。     

蔗糖改性水性聚氨酯的合成及性能研究

以天然多羟基化合物蔗糖为交联剂,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,不使用传统的交联剂和有机锡类催化剂,在无催化剂条件下成功合成蔗糖改性水性聚氨酯。研究了蔗糖含量对水性聚氨酯性能的影响。研究结果表明,蔗糖的引入,胶膜的耐水性增强;改性后的聚氨酯热稳定性提高,初始分解温度提高了50℃;改性后的产物力学性能有较大提升,蔗糖质量含量为3%时,拉伸强度52MPa,断裂伸长率2200%;蔗糖改性的水性聚氨酯表面粗糙度增加,微相分离程度增大。     

聚乙烯亚胺修饰氧化石墨烯改性水性聚氨酯的制备及抗菌性能

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),用聚乙烯亚胺(PEI)还原GO得到了PEI-GO复合材料,再通过共混法制备出PEI-GO改性的水性聚氨酯(PGWPU)复合材料。红外光谱、X射线光电子能谱和X射线多晶体衍射测试表征了PEI的成功引入。由于PEI-GO的加入,使得PGWPU复合胶膜的力学性能得到了很大提高,加入1.0%的PEI-GO后,PGWPU的拉伸强度和断裂伸长率较纯水性聚氨酯分别提高了131.88%和62.55%。以大肠杆菌(E.coil)为测试菌种,通过贴膜法表征了胶膜的抗菌性。结果表明,当PEI-GO质量分数为0.2%时,胶膜对大肠杆菌的抗菌率为99.9%。     

高固含量无溶剂水性聚氨酯的结构和性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)、二羟甲基丁酸(DMBA)、丁二醇(BDO)等为主要原料,在不添加任何油性溶剂的情况下,合成了高固含量的无溶剂水性聚氨酯,并对该无溶剂水性聚氨酯乳液和胶膜的结构和性能进行了研究。结果表明:该无溶剂水性聚氨酯为聚酯型;其乳液黏度随固含量的增加而增大;其胶膜的结晶性能随着软段分子量的增加而增强,随着R值(异氰酸酯基与羟基的比值)的增加而降低;胶膜的拉伸性能则随着固含量的增加而有所降低。     

微交联PPG型聚氨酯弹性体的制备与性能

聚氧化丙烯多元醇(PPG)型聚氨酯弹性体具有良好的耐水解性和耐候性,但其力学性能和耐热性能不足。本工作以丙氧化季戊四醇(PPG-4,四官能度聚醚多元醇)、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和PPG-1000为原料,合成含有交联中心的PPG型聚氨酯预聚体,以1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂制备微交联PPG型聚氨酯预聚体弹性体。通过拉伸试验、维卡软化温度测试、动态力学性能分析(DMA)、差示扫描量热(DSC)和动态流变等手段,考察了不同PPG-4含量对PPG型聚氨酯弹性体力学性能、热性能和流变性能的影响。研究结果表明,PPG-4的加入可提高PPG型聚氨酯弹性体的拉伸强度、撕裂强度和硬度;微交联PPG型聚氨酯预聚体弹性体的耐热性能显著提升,其维卡软化温度由90℃(PPG-4含量为0%)提高至135℃(PPG-4占PPG-1000含量的3%);DSC与DMA结果表明,微交联PPG型聚氨酯预聚体弹性体的玻璃化转变温度明显提高;流变测试表明,PPG型聚氨酯弹性体的弹性模量、粘性模量和复数黏度均显著提高。     

γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷改性聚氨酯的研究

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚四氢呋喃二醇（PTMG）、γ-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷（MEMO）为基本原料,制备了硅烷改性聚氨酯乳液,并外加氮丙啶进一步提高了胶膜的性能。衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FT-IR）对产物的结构进行了表征,考察了MEMO含量对乳液粒径、胶膜耐水性、力学性能及热性能的影响,同时对胶膜的结晶性及接触角进行了测试。结果表明ATR-FT-IR证实了MEMO成功地反应到了聚氨酯分子链上;在m（MEMO）=5.67%,m（AZ）=2%时,胶膜的耐水性最低为14.84%,胶膜的最大拉伸强度为17.334MPa,断裂伸长率为232.56%,改性后聚氨酯的热稳定性提高,结晶性及表面能均降低。     

硬段类型和含量对嵌段聚氨酯脲性能的影响

以聚己二酸乙二醇-丙二醇酯二醇(PEPA)为软段,分别采用4种二胺扩链剂和3种二异氰酸酯为硬段,通过预聚体法合成了一系列不同硬段结构和含量的聚氨酯脲弹性体,并采用红外光谱、热失重分析、差示扫描量热和拉伸测试等手段,研究了硬段类型及含量对聚氨酯脲性能的影响。结果表明,在软段结构一致,硬段含量接近的情况下,兼具柔性和刚性的硬段有助于提升聚氨酯脲的力学性能、热学性能和微相分离程度。几种二胺扩链剂和二异氰酸酯中,由二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)构成的硬段性能最佳;在软、硬段结构一致的情况下,硬段含量对聚氨酯脲性能影响明显。随着硬段含量增加,聚氨酯脲的拉伸强度、微相分离程度先增大后减小,5%热失重温度和断裂伸长率逐渐下降。当PEPA/MDI/ODA摩尔比为1∶0.5∶0.5(硬段含量31.7%),聚氨酯脲拉伸强度达51.5 MPa,断裂伸长率为709%,5%热失重温度为282.7℃,性能最佳。     

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。     

1631-MMT对P(BA-VAc)乳液及共聚胶膜性能的影响

采用原位聚合反应制备了P(BA-VAc)/1631-MMT复合乳液,研究了1631-MMT用量对乳液和共聚胶膜性能的影响。通过重量法、万能材料试验机以及热重分析法探讨了1631-MMT对共聚胶膜耐水性能、力学性能以及热性能的影响。结果表明,1631-MMT用量小于1.0%(质量分数)时,共聚乳液的化学稳定性能以及机械稳定性能良好;1631-MMT用量为0.5%(质量分数)时共聚胶膜具有最佳耐水性能;共聚胶膜拉伸强度随1631-MMT用量的增大呈先增大后减小的趋势。热性能测试结果显示,1631-MMT可能参与了P(BA-VAc)大分子的热降解。     

碳纳米管／聚氨酯纳米复合材料的制备及性能

采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法在碳纳米管表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯嵌段共聚物MWNT-P(MMA-b-St),对碳纳米管进行改性。采用直接共混法制备碳纳米管/水性聚氨酯纳米复合材料。通过红外光谱(FT-IR)和透射电镜(TEM)对嵌段共聚物的结构进行了表征。碳纳米管加入对乳液成膜性影响不大。热失重分析(TGA)和力学性能测试结果表明,当改性后的碳纳米管含量为聚氨酯固体份的0.75%时,复合材料的热稳定性、拉伸强度和断裂伸长率均较聚氨酯有所提高。     

水性聚氨酯丙烯酸酯乳液的制备及性能

目的制备丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液,研究内交联剂对其性能的影响。方法以聚氨酯为种子乳液,以三羟甲基丙烷单烯丙基醚(TMPME)为扩链剂和内交联剂,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)及丙烯酸酯丁酯(BA)为丙烯酸酯单体,制备丙烯酸酯改性的水性聚氨酯(WPUA),研究TMPME用量对WPUA及其胶膜性能的影响。结果当TMPME质量分数为3%时,乳胶膜的吸水率可降至7%;对乳胶膜进行热处理可进一步提高膜的耐水性;当TMPME质量分数为2%时,乳胶膜的拉伸强度可提高至8.7MPa,断裂伸长率升高至620%,综合性能最佳。结论引入一定量的TMPME,可以提高WPUA中分子的交联度和膜的致密性,从而显著改善乳胶膜的耐水性和力学性能。