利用FRET技术探究水性聚氨酯成膜过程中粒子间分子链相互扩散过程

以芘丁酸与缩水甘油为原料,合成了芘丁酸甘油单酯,作为二羟扩链剂,成功制备了含有荧光能量共振转移（ FRET）功能的荧光探针的水性聚氨酯。将含有荧光探针聚氨酯与常规水性聚氨酯混合成膜,采用稳态荧光光谱测试涂膜,计算荧光共振能量转移效率,追踪成膜过程中粒子间分子链扩散的过程。采用这种技术研究了水性聚氨酯成膜过程,研究发现：粒径、成膜温度、交联度对成膜过程粒子间分子链相互扩散有非常大的影响。     

基于聚乙烯吡咯烷酮合成非离子型水性聚氨酯

以偶氮二异丁氰（AIBN）为引发剂,异丙氧基乙醇（IPGE）和巯基乙醇（MCE）作链转移剂,合成低相对分子质量单端羟基的聚乙烯吡咯烷酮（ PVP）。采用甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚四氢呋喃醚二醇（PTMEG,M_n=1 000）为原料, 1,4-丁二醇（BDO）和三羟甲基丙烷（TMP）作小分子扩链剂,添加羟基功能化的 PVP作亲水性链段,合成了以 PVP作为非离子亲水链段的水性聚氨酯分散体。采用傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、激光解离基质飞行时间质谱（MALDI-TOF）、凝胶渗透色谱（GPC）等方法对合成的聚乙烯吡咯烷酮及水性聚氨酯进行分析表征。结果表明聚乙烯吡咯烷酮链段可作为水性聚氨酯亲水性链段,并且合成出的非离子聚氨酯乳液具有耐电解质、冻融稳定性好的特性。     

基于退化碘转移聚合方法合成聚丙烯酸酯二醇以及基于丙烯酸酯二醇合成水性聚氨酯的研究

采用退化碘转移聚合方法（ DITP）以丙烯酸乙酯、丙烯酸叔丁酯为原料， 4，4′-偶氮双（4-氰基戊醇）（ACPO）为链引发剂， α，α′-二碘对二，甲苯（DIX）为链转移剂， β-巯基乙醇为功能性封端剂，合成链段两端均为羟基的聚丙烯酸乙酯（ PEA）二元醇和含有亲水基团的聚丙烯酸乙酯 -聚丙烯酸共聚物（PEA-PAA）二元醇。分别以 PEA和 PEA-PAA二元醇为软段，采用甲苯二异氰酸酯（TDI）为原料， 1，4-丁二醇（ BDO）为小分子扩链剂，成功合成了水性聚氨酯分散体。并采用激光解离飞行时间质谱（ MALDI-TOF）、核磁共振波谱仪（ NMR）、傅立叶变换红外光谱仪（ FT-IR）、凝胶渗透色谱（ GPC）等方法表征了 PEA、PEA-PAA二元醇的结构及其合成的水性聚氨酯分散体（PUD）结构。     

悬臂型阳离子水性聚氨酯分散体的合成

以2-乙基 -2-羟甲基氧杂环丁烷与二甲胺为原料，合成了一种亲水离子位于聚氨酯结构的侧链、且结构中不含有 β氢的阳离子亲水扩链剂 ——N，N-二甲基 -2-（二羟甲基）丁胺（DMDMOBA），将其作为扩链剂合成了阳离子水性聚氨酯。采用 ¹H NMR和液质联用对 N，N-二甲基 -2-（二羟甲基）丁胺进行结构表征，采用马尔文激光粒度仪对阳离子水性聚氨酯乳液的粒径进行测试，采用拉伸试验机对聚氨酯胶膜拉伸强度进行测试。结果表明：与常用阳离子亲水扩链剂 N-甲基二乙醇胺（MDEA）比较，新型扩链剂合成的阳离子水性聚氨酯的亲水离子位于聚氨酯侧链，其自乳化能力好于主链型阳离子水性聚氨酯，且具有更好的抗黄变性能，合成的水性聚氨酯胶膜力学性能也优于主链型阳离子水性聚氨酯。     

基于 MALDI-OF质谱探究水性聚氨酯分散体的扩链反应

为更加明确水性聚氨酯分散体的扩链反应机理，采用可水解的聚酯合成水性聚氨酯分散体，可控水解聚酯结构保留氨基甲酸酯结构和脲结构获得一系列水解片段，一些水解片段隐含了扩链反应的信息，采用 MALDI-TOF质谱分析水解片段的结构和组成，可以追溯扩链反应进程和分析扩链反应机理。研究发现预聚体端基结构不同，其反应产物存在较大差异，与亲水结构相连的预聚物的端异氰酸酯基（—NCO）大部分被水和二胺封端，而与疏水结构相连的—NCO端基大部分与水和二胺发生扩链反应。基于研究结果，提出了一种全新的扩链反应机理：扩链反应不仅发生在颗粒表面，也发生在颗粒内部。否定了扩链反应仅发生在颗粒表面的普遍看法。