苯酐聚酯多元醇合成水性聚氨酯的研究

以苯酐聚酯二元醇(APP)为主要原料合成了水性聚氨酯(WPU)树脂,探讨了n(-NCO)/n(-OH)比值及扩链剂等对WPU成膜性能的影响。研究结果表明,适度交联可提高WPU胶膜的拉伸强度和耐水性;当w(二羟甲基丙酸)=3.3%、n(-NCO)/n(-OH)=4.0和w(乙二胺)=1.0%时,WPU胶膜的综合性能最好;与其他多元醇[如聚四氢呋喃多元醇(PTMEG)、聚醚多元醇(N-220)和聚酯多元醇(PS)等]合成的WPU树脂相比,用APP合成的WPU树脂,其成膜光泽和断裂伸长率较好、综合性能最优。     

聚碳酸酯二醇型水性聚氨酯胶粘剂的研究

采用预聚体分散法制备了一系列聚碳酸酯二醇(PCDL)型水性聚氨酯(WPU)胶粘剂,并借助傅里叶变换红外光谱(FT-IR)法来跟踪预聚体的合成过程,同时还考察了该WPU胶粘剂的粘度、热稳定性和初粘强度等性能。实验结果表明,PCDL的结构和相对分子质量对该WPU胶粘剂的性能影响很大;以PCDLT-6002为原料制备的WPU胶粘剂,其粘度最低(175 mPa.s)、热稳定性最好、软链段玻璃化转变温度(Tg)最低(-33.97℃)、有软段结晶熔融峰且初粘强度最高(81N/25 mm,此时活化温度为70℃)。     

IPDI/HDI型水性聚氨酯分散体的合成及性能研究

以脂肪族异氰酸酯[异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六次甲基二异氰酸酯(HDI)]、聚醚(N-220)为主要原料,通过丙酮法合成了水性聚氨酯(WPU)分散体。探讨了n(IPDI中-NCO):n(HDI中-NCO)比例、后扩链剂用量和交联度等对WPU胶膜力学性能和耐溶剂(水和乙醇)性能的影响。结果表明:随着n(IPDI中-NCO):n(HDI中-NCO)比例的增加,WPU胶膜的拉伸强度提高,断裂伸长率、耐水性和耐乙醇性均下降;当n(IPDI中-NCO):n(HDI中-NCO)=0.25:1时,WPU胶膜的吸水率只有6%;随着后扩链剂用量或交联度的增加,WPU胶膜的拉伸强度提高、断裂伸长率下降。     

聚酯/聚醚混合型水性聚氨酯的合成及性能

以聚己二酸丙二醇酯(PPA)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)为混合软段合成阴离子型水性聚氨酯(WPU),探讨了PPA与PTMG的摩尔比对WPU膜的伸长率及耐水性的影响。结果表明,随着PPA与PTMG的摩尔比的减少,合成的WPU成膜后的伸长率增加,拉伸强度有所降低,耐水性增强。     

γ射线辐射制备聚醚型水性聚氨酯的性能研究

以γ射线辐射技术制备了固含量为48%的聚醚多元醇(PPG)为软段的交联型水性PU(WPU)。对乳液的机械稳定性、黏度及粒径进行了测试,研究了辐照剂量对乳液性能的影响,研究了乳液浇铸膜的力学性能、吸水率等性能的变化。结果表明,研究制备的交联型乳液具有较好的稳定性,平均粒径在0.3μm左右,辐照交联后,乳液的粒径变化不大,浇注膜拉伸强度提高了100%以上,而断裂伸长率降低;提高乳液成膜温度可以大幅降低膜的吸水率。     

Ca~(2+)含量对水性聚氨酯乳液及其胶膜性能的影响

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚(N-210)、二羟甲基丙酸(DMPA)和一缩二乙二醇(DEG)等为主要原料,合成了自乳化型WPU(水性聚氨酯)乳液;然后以氢氧化钙作为交联改性剂,通过Ca2+与-COOH之间形成的螯合交联,制成Ca2+改性WPU乳液。结果表明:当n(Ca2+)∶n(-COOH)=0.4∶1时,改性WPU乳液具有较好的储存稳定性和综合性能,其胶膜的热性能、耐水性、剥离强度(4.5 N/mm)、拉伸强度(14.5 MPa)和断裂伸长率(454.5%)等均相对较高。     

水性聚氨酯/凹凸棒土纳米复合材料的制备与研究

采用物理共混的方法制备了一系列水性聚氨酯/凹凸棒土（WPU/AT）纳米复合材料。采用扫描电镜和拉伸试验表征WPU/AT纳米复合材料的形态结构和性能。试验结果表明：AT能均匀地分散在WPU基体材料中,提高材料的拉伸强度和断裂伸长率。     

PCDL/PTMG配比对复合型水性聚氨酯性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二醇(PCDL)、聚四氢呋喃二醇(PTMG)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为原料,低聚物二醇总量相同,乳化前预聚体中的NCO质量分数均为2.2%,DMPA质量分数为5%,通过改变PCDL/PTMG摩尔比合成出一系列聚酯/聚醚复合型水性聚氨酯(WPU)。研究表明,随着PCDL相对用量的增加,粘接强度和胶膜拉伸强度增加;当PCDL/PTMG摩尔比为1/3时,WPU膜的耐水性最佳,用WPU处理过的牛仔布的摩擦色牢度明显提高。     

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。     

端羟基聚丁二烯丙烯腈改性水性聚氨酯的制备及性能研究

以端羟基聚丁二烯丙烯腈(HTBN)和聚己二酸-1,4丁二醇酯二醇(PBA)为软段,合成了阴离子型水性聚氨酯(WPU),并讨论了不同HTBN用量对WPU性能的影响。红外光谱表征了HTBN和WPU的结构;粒径、DSC、XRD、TG及拉伸测试表明:随着HTBN含量的增加,乳液的平均粒径、胶膜的拉伸强度和断裂伸长率呈先增加后降低的趋势,耐热性能得到明显提升,而结晶性却表现出略微的降低;当软段中HTBN质量分数为30%时,乳液平均粒径最大,为250 nm;当软段中HTBN质量分数为40%时,拉伸强度和断裂伸长率最高,分别为20.2 MPa和521%;而相比于WPU0,WPU2和WPU5的结晶度仅从26.1%降低到24.9%和19.5%。     

环氧改性水性聚氨酯涂料的合成与性能研究

采用环氧树脂与聚醚、二羟甲基丙酸（DMPA）和甲苯二异氰酸酯（TDI）反应制备水性聚氨酯涂料。研究发现随着所用的环氧树脂的环氧值的降低，改性水性聚氨酯涂膜的硬度和拉伸强度逐渐提高，断裂伸长率则随着降低。选用环氧值为0．44的环氧树脂所合成的改性水性聚氨酯的涂膜硬度达到玻璃硬度0．70；随着环氧树脂添加量增大，涂膜机械性能增加。采用后添加环氧树脂的合成工艺，可制备贮存稳定的水性聚氨酯乳液；凝胶渗透色谱（GPC）分析表明环氧树脂改性水性聚氨酯提高了聚氨酯的分子量。性能测试表明环氧改性水性聚氨酯涂料具有涂膜硬度高、耐水性好和耐溶剂性好等优点。     

双酚AF改性水性聚氨酯的合成与性能研究

通过丙酮法以聚碳酸酯二元醇(PCDL)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,双酚AF为改性剂,2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,三乙胺为中和成盐剂合成了一系列不同双酚AF含量改性的水性聚氨酯(WPU)乳液。通过傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、力学性能、表面水接触角、吸水率测试等对聚合物结构与性能进行了表征。结果表明,随着双酚AF含量的增加,WPU薄膜的表面水接触角增大,吸水率降低,耐水性能有所提高;薄膜拉伸强度与断裂伸长率先增大后降低。热重分析结果表明,WPU薄膜的热分解温度随着双酚AF添加量的增加先增大后降低,仍保持良好的耐热性能。XRD分析结果表明,改性前后的水性聚氨酯薄膜均为非晶型,双酚AF的加入对结晶性能并无影响。     

脂肪族水性聚氨酯的制备及性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚醚二醇(PPG)为主要原料、二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂和乙二胺(EDA)为小分子扩链剂,采用预聚体分散法制备出一种水性聚氨酯(WPU)乳液。考察了n(-NCO)∶n(-OH)比例、EDA扩链方式等对WPU稳定性、玻璃化转变温度、力学性能和耐水性等影响。结果表明:将EDA先溶于水中,采用乳化与扩链同时进行的工艺,并且当n(-NCO)∶n(-OH)=1.5∶1时,WPU乳液稳定性好、粒径(14 nm)较小且分布较窄,WPU胶膜的力学性能(拉伸强度为3.683 MPa、断裂伸长率为347%)和耐水性(吸水率为19.7%)俱佳。     

TIPA/BDO扩链的聚氨酯弹性体力学性能的研究

以聚酯(PEA、PEPA)或聚醚(PTMG)和TDI为原料合成聚氨酯(PU)预聚体,用三异丙醇胺(TIPA)和1,4-丁二醇(BDO)的混合物作扩链剂制备PU弹性体。讨论了软段相对分子质量、弹性体交联点相对分子质量和扩链剂的种类对PU弹性体性能的影响。结果表明,PU弹性体的硬度、拉伸强度、300%模量和撕裂强度随软段相对分子质量的增加而下降,而伸长率和冲击弹性随软段相对分子质量的增加而增加;交联点相对分子质量为6600时,PTMG2000为软段的PU弹性体的拉伸强度最高,达到28.44MPa;与TMP/BDO扩链的聚酯型PU弹性体相比,TIPA/BDO扩链的弹性体的拉伸强度、伸长率和撕裂强度均较高,而硬度、300%模量和冲击弹性差异不大。     

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。     

透明聚酯型水性聚氨酯的制备与性能研究

聚酯型WPU(水性聚氨酯)具有较高的力学强度和粘接强度,但是其较高的结晶性会导致胶膜透明性较差。以聚丙二醇(PPG)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2,2′-二羟甲基丙酸(DMPA)和1,4-丁二醇(BDO)等为原料,制备PPG改性聚酯型WPU。研究结果表明:PPG改性聚酯型WPU的黏度适中,储存稳定性良好;随着PPG含量的不断增加,WPU胶膜的透明性因结晶受阻程度增大而变好,相应胶粘剂的T型剥离强度和拉伸强度下降,而断裂伸长率升高;当w(PPG)=10%～20%时,相应WPU胶粘剂的透明性、T型剥离强度(≥1.97 N/mm)、拉伸强度(≥14.7 MPa)和断裂伸长率(≥421%)俱佳。     

Polyurethane/organic vermiculite composites with enhanced mechanical properties

In this article, a series of polyurethane (PU)/organic vermiculite (OVMT) composites are prepared by intercalating polymerization. 1,4‐cyclohexane diisocyanate (CHDI) as hard segment of PU is designed to improve the decomposition temperature of composites. Vermiculite (VMT) is modified by method of cation exchange with octadecyl trimethyl ammonium bromide (OTAB); the resulting product OVMT with the function of physical cross‐linking disperses well in soft segment of PU polycarbonate polyol (PCDL), which improves the mechanical properties of composites obviously. This modification further enlarged the interlayer of OVMT and improved the properties of composites. The structure and properties of OVMT and PU/OVMT composites are characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, X‐ray diffraction, thermogravimetric analysis, scanning electron microscope, and tensile strength test. The results showed that the layer spacing of OVMT increased 1.41 nm compared with that of VMT (the value of layer spacing of VMT is 0.96 nm) and further enlarged to 2.92 nm by the loading of PCDL. The tensile strength and the strain at break of PUCPB/OVMT (3.0%) composites reached 26.8 MPa and 443%, respectively. The temperature resistance of PUCPB/OVMT (3.0%) composites is above 300°C, which is more suitable for the steam channeling plugging of heavy oil. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2016 , 133, 43219.     

木质素聚氨酯薄膜合成条件及性能的研究

以麦草碱木质素、相对分子质量为300和 1000 的聚乙二醇(PEG)及多苯基甲烷多异氰酸酯(PAPI)为原料,以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,使用溶液浇注法固化成型工艺,制备了碱木质素聚氨酯薄膜。通过调整PEG1000与PEG300的比例提高了聚氨酯的力学性能。测定了木质素聚氨酯薄膜的弹性模量、拉伸强度和断裂拉伸率、耐撕裂度。实验结果表明,调节不同相对分子质量聚乙二醇在反应体系中的比例,可以显著提高成膜后的耐撕裂性能,改善由于加入木质素后聚氨酯薄膜过脆的缺点。当使用PEG1000与PEG300物质的量之比值为2.0,异氰酸酯指数为2.5,木质素加入量为 20%(质量分数)时,聚氨酯薄膜的弹性模量为 1.49 GPa、拉伸强度为 36.5 MPa、断裂拉伸率为 12.7%,耐撕裂度为 8460 mN,且成膜性能良好。