新型含氮杂环丁烷阳离子水性聚氨酯的合成

介绍了一种全新的氮杂环丁烷季铵离子作为亲水基团的阳离子水性聚氨酯分散体的合成。采用二异丙醇胺与环氧氯丙烷反应合成缩水甘油基二异丙醇胺,缩水甘油基二异丙醇胺作为扩链剂与聚氨酯预聚体反应而后酸化,将引入聚氨酯结构的缩水甘油胺异构化为氮杂环丁烷季铵离子;然后将含有氮杂环丁烷季铵离子的聚氨酯预聚体分散于水中获得阳离子水性聚氨酯分散体。新型含氮杂环丁烷阳离子水性聚氨酯因其离子性以及氮杂环丁烷的反应活性,在木器封底涂层、纺织整理、蛋白胶交联剂等方面具有潜在的应用前景。     

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。     

采用激基缔合物荧光寿命探究水性分散体成膜过程中粒子间分子链相互融合

为探究水性分散体成膜过程中粒子间分子链相互融合的过程，采用合成的芘丁酸二羟基丙酯作为荧光扩链剂，合成荧光标记型水性聚氨酯以及结构相近的未标记型水性聚氨酯，将荧光标记水性聚氨酯分散体与过量的非标记水性聚氨酯混合成膜，采用稳态瞬态荧光光谱仪测量纯标记分散体与其混合膜的激基缔合物的荧光寿命，通过建立激基缔合物荧光寿命和荧光物质浓度之间的线性方程，计算得出颗粒融合深度来表征融合过程。结果表明：在成膜粒子分子链相互融合阶段，荧光标记分子链扩散进入非标记区域使得荧光标记浓度降低。对研究水性聚氨酯颗粒粒子融合深度与成膜温度、粒径、软段含量、交联度的关系有一定的意义。