环氧改性氧化石墨烯/水性聚氨酯复合膜的制备及其增强作用

采用环氧氯丙烷（EPI）对氧化石墨烯（GO）进行共价键改性制备环氧改性氧化石墨烯（EPGO）,再将EPGO共混水性聚氨酯（WPU）制得含有不同EPGO质量分数（以水性聚氨酯有效含量计）EPGO/WPU复合膜,通过FT-IR、XRD、TEM表征了EPGO的结构和形态并测试了成膜拉伸性能、耐磨性能。实验结果表明：EPGO的添加可以明显提高水性聚氨酯膜的拉伸强度,当添加0.8wt%的EPGO时,复合膜的拉伸强度达到12.9MPa,较空白膜提高了67.5%,杨氏模量提高了39.2%,且复合膜的耐磨性显著提高,表明EPGO的添加对水性聚氨酯膜有一定的增强作用。     

硅烷偶联剂改性氧化石墨烯/水性聚氨酯复合物的合成与性能

采用改进的Hummers方法制得氧化石墨烯(GO),利用硅烷偶联剂改性氧化石墨烯后经氨水还原得到硅烷化还原氧化石墨烯(KRGO),再与水性聚氨酯(WPU)预聚体复合得到KRGO/WPU复合物。采用FTIR、XRD、SEM、TEM、TGA和电子万用机对复合物的结构和性能进行表征。结果表明,KRGO/WPU复合物热稳定性较纯WPU有所提高,KRGO/WPU-1质量损失为5%时的温度(T5%)比WPU大约高20℃;随着KRGO质量分数的增加,复合材料的拉伸强度先增大后减小,当KRGO质量分数为0.5%时,KRGO/WPU复合物的拉伸强度达到最大值(20.2 MPa),较纯WPU(10.8 MPa)提高了187.1%;另外,KRGO/WPU复合材料疏水性能较纯WPU也有明显改善。     

改性多壁碳纳米管的制备及其WPU复合材料的性能

用混酸对多壁碳纳米管(MWCNT)进行氧化处理,再与乙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丙酸反应,制备了含氨基甲酸酯基的改性MWCNT,将其和水性聚氨酯(WPU)混合制备了MWCNT/WPU复合材料,研究了化学改性对复合膜性能的影响。结果表明,化学改性后,MWCNT能够均匀地分散于WPU中,和WPU基材的相容性及界面结合力增强,复合材料的力学性能、耐热性能、耐水性能和导电性能显著提高。改性MWCNT的质量分数为1. 5%时,复合膜的拉伸强度比WPU膜提高了89. 6%,初始热分解温度提高了12. 3℃,导电率提高了约10个数量级。     

基于MIS改性的WPU/GO纳米复合乳液的研究

以2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶(MIS)为改性剂,通过1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCL)活化羧基制得MIS改性氧化石墨烯(MGO)分散液;并在水性聚氨酯乳化过程中引入MGO分散液制备水性聚氨酯/MIS改性氧化石墨烯(WPU/MGO)纳米复合乳液。通过红外光谱、热重分析、纳米粒度分析、扫描电子显微镜和力学分析对MGO,复合乳液和复合膜的结构与性能进行了表征。结果表明,当MGO的添加量为1%时,MGO在水性聚氨酯中均匀分散,纳米复合膜的杨氏模量、拉伸强度、断裂伸长率和热稳定性均有明显提高。     

基于PEI改性的WPU/石墨烯纳米复合乳液的研究

使用超支化型聚乙烯亚胺（PEI）对氧化石墨烯（GO）进行改性制得改性氧化石墨烯分散液（GO-PEI）；并在水性聚氨酯乳化过程中原位引入 GO-PEI分散液，并还原制备水性聚氨酯 /改性石墨烯纳米复合乳液（WPU/RGO-PEI）。通过红外光谱、紫外光谱、粒度分析、扫描电子显微镜和力学分析对 GO-PEI、复合乳液和复合膜的微观结构与性能进行了表征。结果表明： RGO-PEI在水性聚氨酯膜中均匀分散，当 RGO-PEI添加量为 7%时模量提高 12倍，添加量为 15%时表面电导率达 5.57×10^-4 S/cm。     

氨基化石墨烯改性水性聚氨酯的合成及性能

用3-氨丙基三甲氧基硅氧烷(APTMS)插层改性氧化石墨烯(GO),得到氨基化石墨烯(APTMS-GO)。通过FTIR、XRD、Raman、TG、TEM、XPS表征了APTMS-GO的结构和形态。将APTMS-GO与带有异氰酸根的聚氨酯预聚物以原位聚合的方式聚合,制得了含APTMS-GO质量分数(以聚氨酯合成原料的总质量计,下同)为0、0.06%、0.11%、0.16%、0.22%、0.33%和0.55%的APTMS-GO/WPU纳米复合材料,并测试了其拉伸性能、热性能和疏水性的变化;利用FESEM和TEM观察了截面中纳米填充物的分散情况及乳液的粒径。结果表明:通过原位聚合得到的复合材料拉伸强度明显改善,由纯水性聚氨酯的10.13 MPa增加到28.96 MPa;当APTMS-GO质量分数为0.22%时,复合材料的初始分解温度(T_(d5))增大到279℃,与纯水性聚氨酯相比提高了34℃;随着APTMS-GO质量分数的逐步增大,复合膜的接触角由71.3°提高到91.28°,复合材料的疏水作用得到了改善。     

氨基化还原氧化石墨烯-碳纳米管/水性聚氨酯复合材料的制备及表征

采用改进的Hummers方法制得氧化石墨烯(GO),利用硅烷偶联剂(APTMS)改性氧化石墨烯后,再经L-抗坏血酸(L-AA)还原得到氨基化还原氧化石墨烯(KRGO),并与碳纳米管(CNT)作为协同改性剂,与水性聚氨酯(WPU)预聚体复合得到KRGO-CNT/WPU复合物,以期改善WPU涂膜的力学性能、热稳定性和耐水性。采用FT-IR、XRD、TEM、SEM和TG等测试手段对复合物的结构和性能进行表征。结果表明:APTMS成功地插入了GO片层,明显地改善了复合材料的力学性能、疏水性与热性能。当KRGO-CNT的质量分数为0.5%时,涂膜拉伸强度从纯WPU的14.10 MPa增大到35.49MPa,增幅达152%;KRGO-CNT/WPU涂膜质量损失为5%时的温度(T_(5%))比纯WPU高29.3℃;当KRGO-CNT的质量分数为0.8%时,涂膜静态水接触角从纯WPU的54.7°增大到82.8°。     

黄原胶改性水性聚氨酯的制备及性能

以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)与聚酯多元醇(PE-3020)合成了聚氨酯预聚体,再加入扩链剂2,2二羟甲基丙酸、改性剂黄原胶,通过黄原胶中的—OH与HDI中的—N襒C襒O反应合成了黄原胶改性水性聚氨酯(WPU)乳液。采用粒径分析仪、XRD、FTIR等研究了黄原胶添加量对改性WPU胶膜的耐水性、力学性能和乳液粒径等影响。结果表明,当黄原胶的加入质量分数为0.2%时乳液呈半透明状,泛蓝光,乳液粒径均匀,拉伸强度达到17.856 MPa,断裂伸长率489.25%,水接触角为57.5°。通过黄原胶改性,WPU的综合性能得到了显著提高。     

改性纳米氧化锌对水性聚氨酯乳液性能的影响

以无水乙醇为溶剂、正硅酸乙酯(TEOS)为包覆剂对纳米Zn O表面进行无机包覆,然后用硅烷偶联剂(KH-550)对其表面进行改性,将改性后的纳米Zn O(即Zn O/Si O2/KH550)对水性聚氨酯乳液进行改性,研究了改性纳米Zn O的用量对水性聚氨酯(WPU)乳液涂膜的吸水率、吸甲苯率和拉伸性能的影响,通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和水接触角测试对纳米Zn O和WPU改性前后的结构及疏水性进行了表征。结果表明,改性后的纳米Zn O粒子团聚减少,疏水性提高。当改性纳米Zn O的添加量为聚氨酯中有机物质量的0.6%时,所制备的用改性纳米Zn O改性的WPU乳液涂膜性能较好,吸水率、吸甲苯率分别为20.35%和30.50%,低于未改性的WPU;拉伸强度达到13.45 MPa,水接触角较未改性WPU涂膜提高了25°。     

海藻酸钙/水性聚氨酯共混物制备及性能表征

制备不同比例的海藻酸钙/水性聚氨酯复合膜,研究了海藻酸钙用量对水性聚氨酯膜阻燃性能的影响。结果表明,海藻酸钙可以改善水性聚氨酯膜的阻燃性能,随着海藻酸钙含量增加,膜的拉伸强度增加,断裂伸长率下降。当海藻酸钙质量分数为20%时,复合膜的氧指数为26.5%,拉伸强度由纯聚氨酯膜的1.0 MPa增加到15.8 MPa,断裂伸长率为456%。     

氧化石墨烯改性磺酸型水性聚氨酯的制备与性能研究

首先对石墨进行氧化处理制备氧化石墨(GO),然后对GO进行超声处理得到氧化石墨烯(GOs),并通过共混法制备了水性聚氨酯(WPU)/GOs复合材料。讨论了超声分散以及GOs加入量对WPU/GOs复合材料力学性能和热稳定性的影响。结果表明,经过超声分散的复合材料的力学性能比未超声分散的好;随着GOs含量的增加,复合材料的拉伸强度先增大后减小,断裂伸长率逐渐减小;加入质量分数0.50%的GOs,其WPU/GOs复合材料的热分解温度可提高44.7℃,明显提高WPU的热稳定性。     

HMMM树脂改性水性聚氨酯的制备及性能

以聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)、环氧树脂E51等为原料制备含环氧基团的水性聚氨酯(WPU)乳液。在对甲苯磺酸(PTS)存在下,用六甲氧基亚甲基三聚氰胺树酯(HMMM)对其改性,合成了改性WPU乳液。研究了HMMM用量对WPU乳液和膜性能的影响。结果表明,随着HMMM用量增加,WPU乳液粒径增大,黏度减小; HMMM能明显提高WPU固化膜的性能,HMMM添加量增加,WPU膜的拉伸强度、硬度、耐热性和耐水性能明显提高。当HMMM加入量为WPU固体分的8%时,WPU的综合性能最优。     

羧基化甲壳素纳米晶补强水性聚氨酯研究

采用乳液混合工艺将羧基化甲壳素纳米晶(C-ChNC)添加到水性聚氨酯(WPU)中,制备WPU/C-ChNC纳米复合乳液及膜,考察了生物质纳米材料C-ChNC用量对WPU力学性能和热稳定性的影响。通过动态力学性能(DMA)、红外光谱(FTIR)和力学性能测试发现,由于C-ChNC与WPU分子链极性基团的氢键作用,两者存在较强的界面作用,当C-ChNC质量分数为1%时,WPU复合材料拉伸强度提升了53%。通过热失重分析发现,C-ChNC明显改善了WPU的热稳定性。     

羟烷基聚二甲基硅氧烷改性水性聚氨酯的制备及性能研究

以羟烷基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氧化丙烯二醇N220、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和1,4-丁二醇(BDO)为主要原料,制备了改性水性聚氨酯(WPU)乳液,研究了PDMS用量对其乳液性能、固化膜机械性能和表面性能的影响。结果表明,随PDMS用量的增加,WPU乳液粒径先增大后减小,而其粘度先降低后增加。PDMS改性WPU能明显改善固化膜的性能,增加PDMS的用量,固化膜的拉伸强度、硬度和耐水性及光泽度提高,透光度、耐热性和断裂伸长率降低。当软段中PDMS质量分数为20%时,WPU的综合性能最优,在光泽度、耐水、透光率和力学性能方面明显优于羟基硅油改性样品。     

环氧树脂改性高固含量水性聚氨酯乳液的制备

以聚己内酯二醇(PCL)、聚丙二醇(PPG)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、环氧树脂E51、二羟甲基丙酸(DMPA)、1,6-己二醇(HDO)和50%乙二胺基乙磺酸钠水溶液(A-95)为主要原料,合成了一系列环氧树脂改性的水性聚氨酯(WPU)乳液。采用FT-IR、DSC及力学性能等测试手段,研究了环氧树脂E51的加入对WPU性能的影响。结果表明:环氧树脂成功引入到水性聚氨酯的分子链上;环氧树脂E51改性WPU乳液的固含量可达到41%~54%;E51质量分数为6%时,乳液贮存稳定性最好,胶膜拉伸强度达到8.55 MPa,断裂伸长率为734%;环氧树脂E51的引入使胶膜拉伸强度增大,耐水性得到明显提高。     

PVB/KH-560协同改性聚氨酯的合成及膜性能

以聚醚丙二醇(PPG600)、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为主要原料,DMPA(2,2-二羟甲基丙酸)扩链合成支链型Si-WPU(硅氧烷水性聚氨酯)预聚体,再与PVB(聚乙烯醇缩丁醛)键合得到协同改性水性聚氨酯(PVB-Si-WPU)乳液,制备成膜。采用FT-IR(红外光谱)和TG(热重分析)法对胶膜进行表征,考察了R(—NCO/—OH)值和KH-560、PVB含量对乳液或胶膜性能的影响。研究结果表明:KH-560和PVB接枝到WPU分子链后,胶膜热稳定性得到一定提高;R值=2.6时,拉伸强度达到5.4 MPa,断裂伸长率降至237%;当KH-560和PVB添加量的质量分数分别等于6%和2%时(相对于纯WPU胶膜),PVB-Si-WPU胶膜的拉伸强度、断裂伸长率分别增长3.78、2.01倍,吸水率由38.0%降到15.4%。可见,KH-560和PVB的引入提高了WPU乳液的综合性能。     

石墨烯改性的涂料用水性聚氨酯乳液的制备和表征

利用石墨烯掺杂改性提高水性聚氨酯乳液成膜性能;将经氮丙啶基团功能化的氧化石墨烯均匀分散在多官能氮丙啶齐聚物中,配制成石墨烯重量份为10%的氮丙啶交联剂,按照不同比例将其添加在自制的羧酸基阴离子型水性聚氨酯乳液中,利用羧基同氮丙啶基团的开环交联反应制备一系列水性聚氨酯膜。并采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、热失重分析仪(TGA)、水接触角测试仪及万能试验机对样品进行表征和测试;随石墨烯含量的增加,涂膜的耐热性、疏水性、拉伸强度和表面硬度均有明显提高,而微观相分离程度和断裂伸长率则呈下降趋势。较未改性乳液,经石墨烯掺杂的水性聚氨酯更适用于输电杆塔防腐。     

IPDI基水性聚氨酯弹性膜的合成与性能

以聚氧化丙烯二醇(PPG)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为软硬段,二羟甲基丙酸(DM-PA)为亲水扩链剂合成了水性聚氨酯(WPU),探讨了DMPA含量、nNCO/nOH、小分子扩链剂类型和软段相对分子质量及配比对WPU弹性膜耐水性和力学性能的影响。结果表明,当DMPA质量分数为7%,R值为3.0左右,并使用醇类扩链剂时能使WPU弹性膜获得较低模量和足够的伸长率,再通过添加适当外加交联剂提升强度,降低其吸水性,最终可制得低模量、适当拉伸强度和伸长率的WPU膜,应用于手套等弹性膜类制品。     

更正

正发表在《精细化工》2016年第3期的题为《硅烷化还原氧化石墨烯/水性聚氨酯复合物的合成与性能》(作者:张玉等)一文,中、英文摘要及结论部分作者误算拉伸强度"较纯WPU(10.8MPa)提高了187.1%",现更正为"较纯WPU(10.8 MPa)提高了87%"。特此声明,由此给读者带来的不便,深表歉意!     

氧化石墨烯/水性聚氨酯复合薄膜的制备及性能研究

以自制的GO(氧化石墨烯)为填料,WPU(水性聚氨酯)为基体,采用溶液共混和流延成膜法制备了GO/WPU复合薄膜。着重考察了GO含量对GO/WPU复合薄膜力学性能和导热性能等影响。研究结果表明:随着GO含量的增加,复合薄膜的拉伸强度增强、导热系数增大;当w(GO)=4%(相对于复合薄膜质量而言)时,复合薄膜的拉伸强度(20.6 MPa)相对最大、导热系数[为0.208 W/(m·K)]相对最高[这是由于GO均匀分散在PU(聚氨酯)基体中,形成了连续褶皱状网络结构的缘故]。