环氧树脂改性水性聚氨酯的合成研究

采用甲苯二异氰酸酯(TDI-80)、聚醚二醇(N220)、二羟甲基丙酸(DMPA)、环氧树脂和丙烯酸羟丙酯(HPA),合成了环氧改性的双键封端水性聚氨酯乳液.乳液由于含有不饱和双键而具有感光性能,故此乳液可用作水性紫外光固化涂料或胶粘剂的预聚物.实验结果表明,随着环氧树脂用量的增大,涂膜的硬度、耐水性、耐溶剂性及力学性能增强,但乳液外观和稳定性变差,故适宜的环氧树脂添加量为4%～8%.通过傅立叶变换红外光谱、粒径分析仪、凝胶渗透色谱(GPC)和透射电镜(TEM)等对乳液进行了表征.粒径分析仪分析显示,加入环氧树脂后,水性聚氨酯(WPU)分散体粒径增大,粒径分布变宽.凝胶渗透色谱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.     

涂料用有机硅、环氧复合改性水性聚氨酯的制备

选用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己二酸1,4-丁二醇酯(PBA)、二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)为主要原料,用双酚A型环氧树脂和氨基硅烷复合改性制备水性聚氨酯。研究了体系中n(—NCO)∶n(—OH)、DMPA用量、环氧树脂与氨基硅烷的配比对乳液及涂膜的影响,并通过傅里叶红外光谱仪、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:n(—NCO)∶n(—OH)为1.5∶1,DMPA用量为5%~7%,环氧树脂添加量为8%,氨基硅烷的用量为4%时,乳液外观及稳定性好,平均粒径为24.56nm;涂膜硬度达2H,吸水率仅为2.3%,耐热性显著提高;综合性能优异,可作为防腐蚀涂料用树脂,应用于多领域。     

环氧功能化非离子型水性聚氨酯与聚丙烯酸酯共混材料的制备与性能

以环氧树脂(E51)和乙氧基封端聚合物二醇(D3403)为原料,制备了环氧功能化非离子型水性聚氨酯(EPU),并与聚丙烯酸酯(PA)制备了EPU/PA共混乳液,研究了EPU/PA共混材料的性能。结果表明,随着共混材料中聚氨酯组分的增加,乳液粒径减小、粒度分布变窄;红外分析显示环氧基在分子链间产生作用,提高了2种聚合物的相容性,结合原子力显微镜分析显示2种聚合物无明显相分离现象,EPU/PA的tanδ-温度曲线上出现的单玻璃化转变温度(Tg)和Davies方程拟合曲线表明2种聚合物的相容性较好;随聚氨酯组分的增加,涂膜的断裂伸长率由135%增大到337%,断裂强度由11.5 MPa增大到34.4 MPa;共混涂膜的热稳定性明显优于EPU。     

环氧改性水性聚氨酯的合成及因素分析

用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚丙二醇2000(PPG2000)、2,2-双(羟甲基)丙酸(DMPA)为主要原料合成预聚体,环氧树脂(E44)开环合成环氧改性水性聚氨酯(EWPU),考察了不同影响因素对EWPU乳液及胶膜性能的影响。首先,通过FT-IR证实了环氧改性水性聚氨酯的合成;然后,经过TG测试证明了改性后水性聚氨酯耐热性能优于水性聚氨酯;最后详细探究了DMPA量、—NCO与—OH的摩尔比(R值)、硬单体配比以及环氧量对EWPU乳液粒径、贮存稳定性、涂膜耐水性、涂膜耐磨性和力学性能的影响。结果表明,当DMPA量为5%、R值为1.5、硬单体配比为35%、EP量为8%时,EWPU乳液的综合性能最优。     

室温交联水性聚氨酯施胶增强剂的合成及增强机理

用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与聚四氢呋喃二醇(PTMG1000)和自制扩链剂N-[(1,1-二甲基-2-乙酰基)乙基]-β-二羟乙氨基丙酰胺(DDP)等,通过外加己二酸二酰肼(ADH)合成了室温交联型水性聚氨酯。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和激光散射粒径仪对产物进行了表征,ATR-FT-IR分析证实了DDP的引入和乳液成膜时酮肼交联反应的发生,XPS分析证实了硅氧烷的引入,粒径分析显示随着DDP用量的增加,乳液的粒径逐渐变大且分布范围变宽。研究了n(ADH)∶n(DDP)和DDP含量对聚氨酯涂膜性能以及纸张施胶性能的影响,结果表明,在w(DDP)=3.46%,n(ADH)∶n(DDP)=1∶2时,聚氨酯涂膜的拉伸强度最大为24.658 MPa,环压指数最大为5.26 N.m2/g。扫描电镜显示聚氨酯乳液在纸张表面成膜性能优异。     

水性环氧树脂制备条件对其粒径与稳定性的影响

采用环氧树脂E-51和聚乙二醇(PEG)合成了环氧乳化剂,制得水性环氧树脂,以激光粒度分析仪、高速离心法和贮存观察法分别分析了水性环氧树脂粒径大小与分布、离心稳定性和贮存稳定性的影响因素。结果表明:环氧乳化剂中PEG的分子量、E-51与PEG的物料比以及水性环氧树脂的制备温度、分散砂磨机转速对水性环氧树脂的粒径大小与稳定性有较明显的影响规律,但对水性环氧树脂粒径分布的影响基本无规律。     

乙二胺对聚醚聚酯混合型水性聚氨酯涂料涂膜性能的影响

为克服单一聚醚或聚酯型聚氨酯的缺点,以聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)为混合软段,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为混合异氰酸酯,加入不同含量的扩链剂乙二胺(EDA),合成了一系列聚醚聚酯混合型水性聚氨酯(WPU)乳液。采用傅里叶红外光谱、粒径和Zeta电位测试、吸水性和表面接触角测试、力学性能以及热失重分析对乳液及WPU膜的结构与性能进行了表征,研究了EDA含量对WPU涂料涂膜性能的影响。结果表明:随着EDA含量的增加,聚氨酯分子氢键化能力增强,WPU乳液黏度和Zeta电位降低,乳液平均粒径增大且粒径分布范围变宽,WPU膜拉伸强度增强而断裂伸长率减小,WPU膜吸水性增加,耐水性下降,热稳定性得到一定程度的提高。     

水性环氧涂料的制备及性能研究

通过自制乳化剂利用相反转技术制备出了水性环氧树脂乳液,在水性环氧固化剂中添加TiO2、滑石粉及助剂,然后与环氧树脂乳液混合形成水性环氧涂料。运用激光粒径分布仪、IR光谱仪、DSC和TG热分析法及SEM扫谱仪考察了环氧树脂乳液的粒径、水性环氧涂料固化过程中的结构变化特征、涂层的耐温特性和填料对环氧涂层微观结构及性能的影响。结果表明:自制环氧乳液粒径较小,分布较窄;红外光谱显示乳液中的环氧基和固化剂中的活泼氢发生了完全反应;所得水性环氧涂层耐热性能较好,填料粒子的加入能增韧环氧涂层,使涂层有良好的硬度、附着力、耐冲击力特性。     

水性聚氨酯的合成、改性及其在烟包涂料上的应用

为了满足烟包印刷行业低VOC含量的要求,以耐高温聚酯二元醇(NCL2000)作为软段,4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、亲水扩链剂二羟甲基丁酸(DMBA)、扩链剂1,4-丁二醇(BDO)、后扩链剂乙二氨基乙磺酸钠(AAS)、封端剂丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)作为硬段,制备了无三乙胺、零VOC的水性聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)复合乳液,研究了MMA对WPUA复合乳液的制备及胶膜性能的影响,并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)等测试手段对WPUA乳液及其胶膜的结构和性能进行分析。结果表明,随MMA添加量增大,WPUA复合乳液平均粒径增大,WPUA胶膜的吸水率随之减小。当热失重率为50%时,MMA改性后的WPUA胶膜比纯水性聚氨酯(WPU)胶膜的分解温度提高了52.85℃。     

环氧大豆油改性水性聚氨酯胶粘剂

以聚氧化丙烯二醇、甲苯二异氰酸酯等为原料,以环氧大豆油为改性剂制备出环氧大豆油改性聚氨酯乳液,以该乳液配制出复合软包装膜用水性聚氨酯胶粘剂.用傅立叶变换红外光谱和粒度分析仪对乳液进行了表征,考察了聚氨酯乳液的稳定性及其胶膜的耐水性,研究了水性聚氨酯胶粘剂对几种复合薄膜的粘接性能.红外分析表明,环氧大豆油中的环氧基发生反应,形成了环氧大豆油改性水性聚氨酯.当环氧大豆油用量为4%～6%(质量分数,后同),聚氨酯乳液的稳定性较好,粘度较小,胶膜的吸水率不高,以该乳液配制的胶粘剂可满足复合软包装膜对粘接的要求.     

亲水扩链剂和中和剂对环氧聚氨酯乳液性能的影响

以二羟甲基丙酸(DMPA)作为亲水扩链剂,三乙胺(TEA)为中和剂,环氧树脂为大分子扩链剂,合成了环氧聚氨酯复合乳液(PUE)。讨论了DMPA和TEA的加入方式、DMPA的含量及中和度对PUE乳液及涂膜性能的影响。结果表明:随着DMPA用量和中和度的增加,PUE乳液的外观、稳定性变好,粘度增大,粒径减小,涂膜的硬度和拉伸强度提高;吸水率随着DMPA用量的增加先减小后增大,随中和度的提高而增大。把质量分数为6%的DMPA溶于NMP,在反应后期加入到体系中,当中和度为90%～100%,采取后中和的工艺时,可得到综合性能较好的PUE乳液。     

环氧基多支链反应型乳化剂的制备及其性能

通过2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)、聚乙二醇(PEG)和环氧树脂(e-44)反应合成了一种新型的环氧基多支链反应型乳化剂,该乳化剂表现出优异的乳化性能。因其环氧值约为0.1mol/100g,可以作为自乳化环氧树脂应用。通过红外光谱分析和盐酸-丙酮滴定法研究反应历程,采用不同分子量的聚乙二醇来探究聚乙二醇分子量对乳化剂性能的影响。研究表明,乳化剂的C.P点、HLB值和CMCs随着聚氧化乙烯链段的增加而升高,Γ值减小,S-3乳化剂性能最佳。乳液性能研究表明,当e-44/S-3为20/100时,乳液的黏度、粒径、稳定性和环氧值为最佳。     

扩链增韧环氧树脂水分散乳液的制备及性能

采用聚丙二醇对高相对分子量环氧树脂E-20进行扩链增韧,即而丙烯酸类极性单体进行自由基接枝共聚合,制备了增韧改性的环氧树脂水分散乳液。利用ZETA电位分析仪、差示扫描量热法和热重分析等对其乳液的粒径与分布、稀释行为,改性树脂的玻璃化转变温度、耐热性能及力学性能进行了测定与分析。结果表明,水分散乳液粒径随着改性树脂中羧基中和程度的增加而减小,其稀释行为与溶剂分散体系明显不同;当作为固化涂膜材料时,比较改性环氧树脂与未改性树脂,其柔韧性和耐热性能均有显著提高。     

基体PP分子量及分散相含量对分散相形态的影响

采用凝胶渗透色谱仪(GPC)、扫描电子显微镜(SEM)、转矩流变仪研究了基体分子量和分散相含量对聚丙烯(PP)/乙烯-辛烯共聚物(POE)共混体系分散相形态的影响。研究表明,当固定分散相POE含量时,随着基体PP分子量的降低,基体黏度降低,POE/PP的两相黏度比变大,导致分散相粒径大小和分布宽度增加。当固定基体分子量(M-w=148021),POE/PP两相黏度比不变时,增加分散相POE含量,分散相粒径大小及分布宽度均随其含量的增加先增大后趋于平台区。     

缩聚物/加聚物复合胶乳的制备 Ⅰ.环氧树脂/丙烯酸树脂乳液接枝聚合反应

用乳液接枝聚合方法制备环氧树脂／丙烯酸树脂的复合胶乳水分散体系，考察了不同引发剂用量、乳化剂用量、单体浓度对复合胶乳粒径、接枝率、分子量的影响，并对这类复合胶乳体系的接枝机理进行了探讨。实验结果表明，引发剂浓度增大，粒径增大，分子量减小，接枝率增大；乳化剂浓度增大，分子量和接枝率变化不大，粒径则有下降趋势；环氧树脂浓度增大，粒径倾向于增大，分子量和接枝率则显著降低。说明缩聚物／加聚物接枝乳液聚合与一般乳液聚合规律有所不同。     

UV固化聚氨酯-丙烯酸酯水性上光油的合成

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,4-丁二醇(BDO)、聚醚二元醇(DL-1000)、二羟甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为主要原料,合成纸张上光油UV固化聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)乳液。用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和激光纳米粒度仪等对其进行了表征,讨论了TDI/DL-1000摩尔比、-COOH含量、NCO/OH摩尔比和光引发剂等因素对乳液及涂膜性能的影响。研究表明,TDI/DL-1000的摩尔比为4,-COOH含量为2.1%(wt),NCO/OH的摩尔比为1.5时,制得的乳液的外观好,具有较高的光泽度和硬度,良好的耐水性和柔韧性等优异性能。使用TPO和184复配光引发剂且用量为3%(wt,下同)时光油固化速度最佳。     

丙烯酸功能化纳米氧化石墨烯/丙烯酸酯复合乳液的制备及性能

以烯丙基磺酸钠（ALS）为可聚合乳化剂,采用种子乳液聚合法制备丙烯酸功能化纳米氧化石墨烯（FAGO）/丙烯酸酯复合乳液。通过红外光谱、XRD表征GO、FAGO的结构,通过SEM和TEM观察GO、FAGO、纳米FAGO/丙烯酸酯复合乳液的形貌。结果表明,丙烯酸上的羧基与GO羟基反应生成了酯键;FAGO的边缘发生扭曲变形,局部产生较多褶皱,体系的不规整度显著增加;纳米FAGO/丙烯酸酯乳胶粒子呈规则的球形。纳米粒径电位分析表明,纳米FAGO/丙烯酸酯复合乳液粒径大小均一,分散性良好,随着ALS加入量的增加,纳米FAGO/丙烯酸酯乳胶粒子的粒径逐渐减小,其分散性指数（PDI）先减小后增大,相应的Zeta电位逐渐升高,乳液的黏度逐渐增大,乳胶膜耐水性变差,当ALS用量为0.8wt%时,纳米FAGO/丙烯酸酯复合乳液综合性能最佳。      

苯胺衍生物改性酚醛树脂的性能和结构表征

选用某种叔胺类化合物作苯酚和甲醛反应的催化剂,并加入少量苯胺衍生物,制备了一种分子量较高的改性酚醛树脂。根据IR、NMR和GPC的测试分析,对苯胺衍生物改性酚醛树脂的结构特征等进行了研究。它与环氧树脂合成压制的玻璃布层压板的浸水后绝缘电阻可达1011Ω以上,其它主要性能也达到了国外同类产品水平。     

细乳液聚合制备纳米二氧化硅-丙烯酸酯复合乳液的研究

采用硅溶胶和丙烯酸酯单体通过细乳液聚合制备纳米二氧化硅/丙烯酸酯复合高分子乳液。考察了聚合过程中硅溶胶量对于单体转化率和聚合物粒子粒径的影响,并用GPC、XPS表征所得的复合乳液。实验结果表明:二氧化硅的引入提高了聚合反应速率,增加聚合物的分子量并使分子量分布变窄;在复合乳液粒子中,二氧化硅主要以分散相分布在连续的丙烯酸酯相内部;复合乳液的力学性能明显优于不含二氧化硅的纯丙烯酸酯聚合物乳液。