UV固化的水性含氟聚氨酯的制备与表征

合成了一种含短氟碳链的扩链剂(HFIP-IPDI-TMP),并将其应用于水性光固化体系,制备了UV固化水性含氟聚氨酯(UV-WFPU)乳液。利用红外光谱和核磁共振氢谱对HFIP-IPDI-TMP的结构进行了表征,研究了氟含量对UVWFPU乳液粒径、乳液的力学稳定性及乳胶膜的动态力学性能、水接触角、表面形貌和力学性能的影响。结果表明,HFIP-IPDI-TMP的引入有效提高了UV-WFPU膜的疏水性和拉伸强度,氟元素的引入提高了UV-WFPU膜表面的粗糙程度。随着HFIP-IPDI-TMP用量的提高,乳液粒径、玻璃化转变温度和tanδmax逐渐增大,断裂伸长率下降。当有机氟含氟量为3.5%时,UV-WFPU3的疏水性能最佳,胶膜的水接触角为96°,此时的乳液粒径为52.3nm,固化物的拉伸强度为12.31MPa,断裂伸长率为213%。     

硅氧烷封端水性含氟聚氨酯的制备及性能研究

采用1-巯基甘油(MTG)和2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯(PFOL)之间的硫醇-烯点击反应自制含氟二元醇(PFOH);采用烯丙基羟乙基醚(AYEL)和三甲氧基硅烷(TMS)间的硅氢加成反应自制单端含C-OH的硅氧烷(TMSO);将所得产物引入到聚氨酯体系中，得到一系列硅氧烷封端的水性含氟聚氨酯(WFSiPU)。结合FT-IR和¹H-NMR对产物的结构进行表征，通过紫外可见近红外分光光度计、光学接触角测量仪和热重分析仪等表征仪器探究PFOH和TMSO对水性聚氨酯各项性能的影响。结果表明，随着水性聚氨酯体系中PFOH和TMSO的引入，乳液粒径逐渐增大，分布变宽，涂膜的热稳定性、力学性能、疏水性、耐水性等性能均得到了明显改善。当PFOH添加量为8%,TMSO添加量为50%时，涂膜整体综合性能最佳。     

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。     

含氟水性聚氨酯的制备及性能研究

为提高水性聚氨酯薄膜的耐水性能,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚四氢呋喃(Mn=2 000)为主要原料,含氟二元醇Rf(OH)2为改性剂,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水单体,合成含氟水性聚氨酯。探讨了改性剂Rf(OH)_2用量对聚氨酯乳液及涂膜性能的影响。并采用红外光谱(FT-IR),差示扫描量热(DSC),X射线(XRD)及原子力显微镜(AFM)分析研究了聚合体系的结构及性能。结果表明,随着Rf(OH)_2用量增加,胶膜水接触角由80.72°增加至99.35°,吸水率降低了6.6%,耐水性得到明显改善;乳液粒径先增加后减小,当Rf(OH)_2用量为3%时,乳液粒径最大,达到147nm。XRD、AFM及DSC测试表明,胶膜的结晶度增加,结晶形式发生了微小程度的转变;聚合物存在不均匀的多相结构;改性后胶膜耐热性得以提高。     

氟改性UV固化水性星型聚氨酯的合成与性能研究

以全氟辛酸(PFOA)和2-氨基2-甲基-1,3丙二醇(AMPG)自制含氟长链的二元醇(FMPG),采用HDI三聚体(HDT)和二乙醇胺(DEOA)合成了六羟基多元醇(HDPO),采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、含氟二元醇(FMPG)、二羟甲基丙酸(DMPA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)和六羟基多元醇(HDPO)为主要原料合成了氟改性的UV固化水性星型聚氨酯(FWPU)。研究了FMPG含量对星型水性聚氨酯涂层材料性能的影响。结果表明：随着FMPG含量的增加，材料疏水性与耐水性会提高，涂层材料的耐热性也会得到进一步增强，当FMPG添加量在8%时对涂层材料的太阳光谱透过性能几乎没有影响，综合性能最佳。     

氟与端羟基聚丁二烯复合改性UV固化多臂型聚氨酯的合成与性能

采用甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHMA)和二乙醇胺(DEOA)自制含氟二元醇;以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、端羟基聚丁二烯(HTPB)、含氟二元醇、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)为主要原料合成—NCO半封端线型聚氨酯;将双季戊四醇(Di-PE)加入聚氨酯体系,制备了氟与端羟基聚丁二烯复合改性UV固化多臂型聚氨酯。通过红外光谱和核磁共振对聚合物进行表征,并研究了不同含氟二元醇及端羟基聚丁二烯添加量对涂膜水接触角、吸水率、热稳定性、硬度、力学性能等的影响。测试结果表明,含氟二元醇和端羟基聚丁二烯的引入使涂膜的水接触角增加,吸水率大幅降低,热稳定性增强,硬度提高。当含氟二元醇质量分数为8%,端羟基聚丁二烯质量分数为20%时,涂膜的综合性能最佳。     

ICAR ATRP合成含氟嵌段共聚物及其在水性聚氨酯中的应用

采用引发剂连续再生催化剂原子转移自由基聚合(ICAR ATRP)法成功地合成了含氟嵌段聚丙烯酸酯,以其为原料制备了含氟水性聚氨酯(FWPU),研究了含氟嵌段聚丙烯酸酯对水性聚氨酯薄膜性能的影响。结果表明,ICAR ATRP制备的含氟嵌段聚丙烯酸酯的相对分子质量为11000,与设计值相符,相对分子质量分布为1.15。当含氟嵌段聚丙烯酸酯(PBMA-b-PDFHMA)加入量为0.5%(质量分数)时,水性聚氨酯薄膜经160℃烘焙处理后,表面对水的接触角可达110°,其疏水性能得到极大的提高。加入PBMA-b-PDFHMA能明显改善水性聚氨酯的耐老化性能,在紫外老化30 h后,含氟水性聚氨酯的保光率达95%以上。     

ICAR ATRP合成含氟嵌段共聚物及其在水性聚氨酯中的应用EI北大核心CSCD

采用引发剂连续再生催化剂原子转移自由基聚合(ICAR ATRP)法成功地合成了含氟嵌段聚丙烯酸酯,以其为原料制备了含氟水性聚氨酯(FWPU),研究了含氟嵌段聚丙烯酸酯对水性聚氨酯薄膜性能的影响。结果表明,ICAR ATRP制备的含氟嵌段聚丙烯酸酯的相对分子质量为11000,与设计值相符,相对分子质量分布为1.15。当含氟嵌段聚丙烯酸酯(PBMA-b-PDFHMA)加入量为0.5%(质量分数)时,水性聚氨酯薄膜经160℃烘焙处理后,表面对水的接触角可达110°,其疏水性能得到极大的提高。加入PBMA-b-PDFHMA能明显改善水性聚氨酯的耐老化性能,在紫外老化30 h后,含氟水性聚氨酯的保光率达95%以上。     

无溶剂型有机氟改性聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液及胶膜的制备与性能

采用种子乳液聚合和后扩链法,以聚氨酯(PU)乳液为种子,乙二胺基乙磺酸钠(AAS)为后扩链剂、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、全氟辛基乙基丙烯酸酯(FA)作为自由基聚合单体,合成了乳胶粒微观形态为核壳结构的无溶剂型含氟聚氨酯-丙烯酸酯(FPUA)复合乳液。考察了FA和AAS用量对乳液和乳胶膜性能的影响。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、X光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、接触角(CA)和胶膜吸水率等表征了FPUA的结构、微观形态、乳胶膜的表面性能。结果表明,乳胶粒子呈现核壳结构,以聚丙烯酸酯(PA)为核,PU相为壳,由于FA的作用,涂膜的疏水性得到了较大的提高。适量后扩链剂AAS的引入可提高聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)的自乳化能力,增加含氟乳液的稳定性。     

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。     

水性超支化聚氨酯共混改性聚氨酯的性能

通过共混方式制备了超支化水性聚氨酯(SWHBPU)共混改性聚氨酯。采用黏度测试表征了的共混乳液的流变性能,通过静态拉伸测试和差示扫描量热法(DSC)考察了共混胶膜的力学性能和热性能,并利用透射电镜(TEM)研究了胶膜微观结构。研究结果表明,SWHBPU的添加可以有效降低聚氨酯乳液的黏度;共混聚氨酯胶膜拉伸强度和断裂伸长率均得到提高,最大升幅分别为124.69%和20.13%,而ΔTg和软硬段微相分离在SWHBPU质量分数为6%时达到最大值,表明力学性能的提高是由聚氨酯微相分离程度的增大造成的。     

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。     

胶原蛋白改性水性聚氨酯的合成及表征

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与聚四氢呋喃醚二醇(PTMG-2000)为原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为扩链剂,三乙胺为中和剂制备聚氨酯预聚体。采用碱水解法水解明胶,制备胶原蛋白水解液,作为后扩链剂,在乳化分散的同时进行链增长,得到胶原蛋白改性水性聚氨酯。研究胶原蛋白改性水性聚氨酯合成过程中R值、DMPA用量对其性能的影响,采用红外(FT-IR),差热分析(DSC)等分析对制备的胶原蛋白改性水性聚氨酯胶膜进行分析。在R值为1.30,DMPA用量为0.065mol条件下,制得的胶原蛋白改性水性聚氨酯膜的各项性能较好,结晶趋势增加,耐水性得到改善,平均粒径68.33nm,延伸率为554.5%,抗张强度为5.51N/mm。     

有机硅改性多臂型水性聚氨酯的制备及性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、端羟基聚醚改性硅油(THPDMS)、二羟甲基丙酸(DMPA)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体和丙烯酸羟乙酯(HEA)为主要原料,制备了有机硅改性多臂型水性聚氨酯(TWPU-Si)。采用纳米粒度仪、光学接触角仪、电子拉力机等对膜的结构与性能进行了测试。研究了THPDMS用量对TWPU-Si膜的耐水性、力学性能、硬度、水接触角、热稳定性的影响。结果表明,随着有机硅含量增加乳液粒径逐渐增大、分布变宽,胶膜耐水性和热稳定性增强。拉伸强度先减小再增大后降低。     

一种新型UV固化超支化水性聚氨酯的合成及性能研究

以异佛尔酮二异氢酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、端羟基聚醚改性硅油(THPDMS)、二羟甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为主要原料,合成了单NCO封端的聚氨酯预聚物,然后将其接枝到二季戊四醇(Di-PE)核分子上,合成一种新型UV固化超支化水性聚氨酯树脂。通过调节有机硅含量制备出一系列不同有机硅含量乳液及胶膜,对其结构、性能进行表征。实验结果表明,随着有机硅含量增加乳液粒径逐渐增大、分布变宽,胶膜耐水性和热稳定性增强。拉伸强度先增大后降低。     

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。     

新型可紫外光固化水性聚氨酯的制备与表征

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚酯二元醇Pol-1256、二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,采用预聚体法制备了水性聚氨酯预聚体,然后用自制的扩链剂对该预聚体进行扩链,并用丙烯酸羟乙酯(HEA)对扩链后的预聚体进行封端,最后中和乳化,制备了高紫外光(UV)固化基团含量的可UV固化水性聚氨酯乳液。采用FTIR对产物的结构进行了鉴定,利用旋转流变仪对分散体的流变性能进行了表征,通过TGA分析了UV固化膜的耐热性能,并对其拉伸性能进行了测试。研究结果表明:所制扩链剂符合预期结构特征,所得产物符合可UV固化的水性聚氨酯结构特征;乳液呈现出剪切变稀的特征,属于假塑性流体;UV固化膜具有良好的耐热性能,同时具有较高的断裂伸长率和良好的拉伸强度。     

无皂蓖麻油基聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的制备与性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二醇(PCDL)、蓖麻油(C.O)、二羟甲基丙酸(DMPA)及甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主要原料,采用自乳化法制备蓖麻油基水性聚氨酯预聚体,并以此为种子乳液进行丙烯酸酯单体的无皂乳液聚合,制备出了以蓖麻油基聚氨酯(CPU)为壳、聚丙烯酸酯(PA)为核的无皂核壳蓖麻油基水性聚氨酯-丙烯酸酯(CPUA)复合乳液。研究了蓖麻油对复合乳液及其胶膜性能的影响,并采用透射电镜(TEM)确认了复合乳液的结构,红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)及热失重(TGA)分析研究了聚合物的结构及其性能。结果表明,当C.O与PCDL中—OH物质的量之比为1∶3时,乳液性能稳定,胶膜具有良好的耐水性及力学性能。IR、XRD及TEM表明CPUA间存在一定的交联,促进了硬段、软段间的相容性。与水性聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)相比,合成的CPUA热稳定性得以提高,胶膜拉伸强度高达111MPa。     

含氟硅油改性聚氨酯的结构与应用性能

为了研究水性含氟硅油改性聚氨酯(WFSPU)的结构与应用性能之间的关系,用动态力学分析仪、正电子湮灭寿命谱及X射线光电子能谱仪分别测试了WFSPU膜的微相分离特征、自由体积及膜表面元素组成;采用织物强力仪、抗渗水性测定仪、织物透湿量测定仪、接触角测定仪、折皱回复角测定仪等测试了涂层织物的黏结强度、静水压、透湿量、接触角、折皱回复角等应用性能。研究结果表明:用含氟硅油(AFS)改性聚氨酯,聚氨酯膜具有微相分离结构,聚氨酯膜的自由体积空洞半径和自由体积分数均增大,F,Si元素向膜表面迁移;随AFS含量的增加,涂层织物的透湿性量呈先增后降趋势,静水压逐渐降低,涂层织物的拒水性提高,回弹性呈先增后降趋势,综合考虑,AFS质量分数为6%时,WFSPU的性能较好。     

PU/PA核壳乳液/水分散异氰酸酯交联成膜机理及其性能研究

制备了双组份水性聚氨酯木器涂料,探讨了羟基组分聚丙烯酸酯(PA)含量和固化剂用量对涂膜强度以及耐溶剂性、硬度和抗冲击性能等影响,并根据粒径分析和透射电子显微镜(TEM)等测试方法研究了羟基聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(PUA)和固化剂的反应情况及树脂结构。结果表明,PA含量为15%,固化剂加入量为5%时得到稳定性、涂膜硬度、韧性、耐溶剂性较优的水性聚氨酯木器涂料。