水性聚氨酯制备工艺对乳液黏度和胶粒尺寸的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、聚己内酯二醇(PCLD)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)以及1,4-丁二醇等为主要原料,经自乳化法分别制备出IPDI型水性聚氨酯PTMG-PU、PCLD-PU。红外光谱(FT-IR)测试证实了二者结构上的差别。通过研究合成制备工艺过程中多种因素对乳液黏度及胶粒粒径的影响,发现当控制中和度为90%~100%、n(NCO)/n(OH)比为1.13~1.20、DMPA质量分数为2.5%~9.0%以及乳化时叶片转速为1500 r/min~2000 r/min、加水速度为100 mL/min~200 mL/min(体系总体积200 mL)时,可制得乳液黏度和胶粒粒径适中且固含量可达40%以上稳定的IPDI型聚氨酯乳液。     

不同后扩链剂对无溶剂型高固含水基聚氨酯的影响

分别以水、乙二胺(EDA)、异佛尔酮二胺(IPDA)、二乙烯三胺(DETA)、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-602)和聚醚胺(D-230)为后扩链剂，制备一系列无溶剂高固含水基聚氨酯，研究不同后扩链剂对水基聚氨酯的乳液性能(乳液稳定性、粒径大小、乳液黏度)、成膜性能(耐水耐溶剂性、力学性能、热稳定性、玻璃化转变温度)及应用性能(常温耐折牢度、热粘性、耐温性)的影响。结果表明，在较高R值(—NCO/—OH摩尔比)条件下，采用后扩链法可制备无溶剂、高固含水基聚氨酯，其热力学性能满足应用需求。其中，含环状结构的后扩链剂如IPDA可提高聚氨酯力学性能和耐温性；含交联功能的后扩链剂如DETA与KH602可提高聚氨酯耐水耐溶剂性及涂层抗热粘性和耐温性；而含柔性链的后扩链剂如D-230所制备的聚氨酯具有非常低的模量，适合制备非常柔软的聚氨酯。     

磺酸型水性聚氨酯胶粘剂的制备及性能研究

采用预聚体合成法,以二羟甲基丙酸(DMPA)和2,4-二氨基苯磺酸钠(SDBS)为亲水扩链剂,制备了一种水性聚氨酯预聚体,再将高分子乳液乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)与去离子水均匀混合对其乳化,制得固含量高达50%磺酸型水性聚氨酯鞋用胶粘剂。利用红外光谱对SDBS和聚氨酯的结构进行了表征,证实了SDBS作为亲水扩链剂引入聚氨酯链上。研究了SDBS用量对胶粘剂的剥离强度、耐热性及稳定性的影响。当SDBS用量从0增加到2.5%时,皮革初期剥离力由20.98N上升至89.23N,其耐热性和稳定性也有所增强。透射电镜图片显示,与EVA共乳化后的磺酸型水性聚氨酯(SWPU)乳液分散均匀,呈圆球状。     

磺酸型水性聚氨酯胶粘剂的制备及性能研究

采用预聚体合成法,以二羟甲基丙酸(DM-PA)和2,4-二氨基苯磺酸钠(SDBS)为亲水扩链剂,制备了一种水性聚氨酯预聚体,再将高分子乳液乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)与去离子水均匀混合对其乳化,制得固含量高达50%磺酸型水性聚氨酯鞋用胶粘剂。利用红外光谱对SDBS和聚氨酯的结构进行了表征,证实了SDBS作为亲水扩链剂引入聚氨酯链上。研究了SDBS用量对胶粘剂的剥离强度,耐热性及稳定性的影响。当SDBS用量从0%增加到2.5%时,皮革初期剥离力由20.98N上升至89.23N,其耐热性和稳定性也有所增强。透射电镜图片显示,与EVA共乳化后的磺酸型水性聚氨酯(SWPU)乳液分散均匀,呈圆球状。     

亲疏水扩链剂比例对XDI型水性聚氨酯性能的影响

为了研究亲水/疏水性扩链剂比例对芳脂族的二异氰酸酯XDI型水性聚氨酯性能的影响,文中采用聚酯多元醇为软段,间苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、亲水性的二羟甲基丙酸(DMPA)和1,4-丁二醇(BDO)扩链剂为硬段,合成了XDI型水性聚氨酯(XWPUs),研究了DMPA/BDO比例对聚氨酯乳液的粒径、耐水性、力学性能和耐热性的影响。研究发现,随着DMPA/BDO的比例从0.74到6.14逐渐增大,XWPUs聚氨酯乳液粒径从71.66nm增加到159.40nm,微相分离程度增加,样品薄膜的吸水率从1.87%增到12.17%。XWPUs薄膜的拉伸强度较高,均在20 MPa左右,并具有较高的耐热性,失重5%时温度在280~250℃之间,但耐热温度随着DMPA/BDO值的增加而降低。XDI型水性聚氨酯结构中适宜的亲水/疏水性扩链剂比例,既能保证乳液的粒径和稳定性,又能使样品具有较好的耐水性、力学性能和耐热性。     

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。     

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。     

有机硅改性水性聚氨酯的合成及其光固化动力学的研究

将异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)加到端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚乙二醇(PEG600)混合物中进行反应,生成端基为异氰酸酯基的聚氨酯预聚体,用二羟甲基丙酸(DMPA)进行亲水扩链,季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)引入光固化基团,然后用三乙胺中和,最后加水乳化,合成了一种有机硅改性水性聚氨酯乳液(WPUA-Si)。通过FT-IR、TG、吸水率测试对其进行了研究。结果表明,有机硅改性的水性聚氨酯树脂的耐水性和热稳定性均有所提高。采用实时(real time)红外光谱原位(in situ)跟踪监测了该树脂的光固化动力学行为,结果表明,当光引发剂Darocur1173含量为树脂质量的5%(质量分数),体系光固化速率为最优。此外,增大辐照光强也有利于树脂的光固化。     

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℃。     

扩链剂对环氧聚氨酯复合乳液性能的影响

以甲苯二异氰酸酯(TDI-80)、聚醚二醇(N220)、三乙胺(TEA)为原料,1,4丁二醇(BDO)、乙二胺(EDA)为小分子扩链剂,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,环氧树脂E-20为大分子扩链剂,合成了环氧聚氨酯复合乳液,讨论了几种扩链剂对合成的乳液性能的影响.结果表明,乳液的黏度、涂膜的硬度、拉伸强度随BDO、EDA、DMPA和E-20用量的增加而增大;乳液的外观和稳定性随BDO、EDA和E-20用量的增加变差,随DMPA的用量增加而变好;涂膜的吸水率随BDO和E-20用量的增加而减小,随EDA和DMPA用量增加先减小后增大.当BDO的添加量为6％、EDA为0.5％、DMPA为6％、E-20为5％～8％时,所制得的环氧聚氨酯复合乳液性能较好.     

纳米改性水性木器漆的研制

采用内乳化法在聚氨酯主链引入亲水基形成自乳化水性聚氨酯分散体,选用多元胺作为扩链剂,选择添加1%以下的阴离子羟基硅油微乳液量,以SiO2为载体基的纳米银化合物作为水性木器漆的抗茵粉,制成纳米水性环保健康涂料,使之具有较强的吸附甲醛和抗茵的作用.     

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。     

无污染水性聚氨酯制备及其性能研究

采用预聚法合成了一种新型的水性聚氨酯乳液,扩链剂以粉末方式无污染加入.研究了配方中异氰酸酯基和羟基的量的比(-NCO/-OH)、反应温度、二羟甲基丙酸含量(DMPA%)等对水性聚氨酯乳液的粘度、粒径和涂膜吸水率等性能的影响.初步研究结果表明,随着-NCO/-OH的增大,乳液粘度下降,乳胶粒的粒径增加,涂膜的吸水率下降;随预聚反应温度升高,分子链中达到异氰酸酯基理论含量时间减小,但是温度越高越易发生副反应;随着DMPA%的增加,乳液粘度升高,乳胶粒的粒径下降,但最终趋于稳定,涂膜的吸水率升高     

正丁胺为扩链剂合成水性聚氨酯皮革涂饰剂

采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、聚四氢呋喃(PTMG)为原料制备聚氨酯预聚体,分别以乙二醇(EG)、乙二胺(EN)和正丁胺(n-butylamine)为扩链剂制备了水性聚氨酯皮革涂饰剂,研究了该涂饰剂所成膜的力学性能、断裂伸长率和吸水性。结果表明,以正丁胺为扩链剂制备的水性聚氨酯膜的断裂伸长率最好,高达1454%;其玻璃化转变温度可达-82℃,耐水性也比用其它两种扩链剂合成的产品好。     

高分子专利——专利名称：复合改性水性聚氨酯乳液的制备方法

本发明涉及有机和无机硅化合物复合改性水性聚氨酯乳液的制备方法，该制备方法是采用高分子化学合成反应中或水乳化扩链过程中将有机硅化合物引入到聚氨酯中，再在乳液中加入一定量的无机硅化合物进一步扩链交联反应。本发明的方法不仅操作方便，且制备的水性聚氨酯乳液，其涂膜具有耐水性好、光泽、软硬度与应用性能要求适宜等优点，     

丙烯酸含量、乳化工艺参数对水性聚氨酯丙烯酸酯及其紫外光固化膜性能的影响

聚氨酯丙烯酸酯(PUA)兼具聚氨酯(PU)树脂和聚丙烯酸酯(PA)柔韧性优良、耐磨性、耐冲击性和粘结性好等优点,以往将其用于水性涂料的研究不多。以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酸(AA)为原料制备了侧链带有不同比例羧基和羟基的聚丙烯酸酯(PA),然后与聚氨酯(PU)中间体反应,在水中分散得到聚氨酯丙烯酸酯乳液(WPUA),并采用紫外光(UV)固化成膜。采用傅立叶转换红外光谱(FTIR)和核磁共振光谱(1HNMR)对产物结构进行了表征,考察了乳化工艺参数对乳液粒径的影响,研究了丙烯酸含量、固含量、温度对分散乳液性能的影响,确定了合适的乳化工艺,并对WPUA UV固化成膜后的物理性能进行了表征。结果表明:随着AA含量的增加,WPUA乳液黏度升高,粒径先变小后变大,漆膜亲水性增强,AA含量控制在10%～15%较宜;WPUA乳液适宜的乳化工艺为剪切速率200 r/min,时间20 min;经UV固化所得涂层的物理性能较优。     

硅烷改性水性聚氨酯表面施胶剂的制备与性能研究

以甲苯二异氰酸酯、混合多元醇为基本原料,N-甲基二乙醇胺为亲水扩链剂,有机硅为改性剂,通过醋酸中和反应制备出一种可用于纸张表面施胶的自乳化阳离子水性聚氨酯乳液;研究了硅烷用量、预聚温度、R值(体系中异氰酸酯基和羧基的摩尔比)、聚酯＼聚醚质量比对乳液性能和施胶效果的影响.结果表明:硅烷用量为4.5％,预聚温度为60℃,R值为1.10,聚酯＼聚醚质量比为3.6时制备的乳液性能良好;FT-IR分析表明有机硅烷已通过化学方法结合到聚氨酯分子链中;TGA分析表明有机硅的加入对水性聚氨酯耐热性有明显提高;粒径分析表明,有机硅的加入能使乳液粒子分布更均匀且粒径更小;施胶效果表明水性聚氨酯对改善纸张强度作用明显,有机硅烷的加入能显著提高纸张的施胶度.     

pH值对水性聚氨酯及其接枝共聚物分散液形态的影响

以甲苯二异氰酸酯、二元醇、不饱和扩链剂为原料,通过自乳化法合成了阴离子型水性聚氨酯,在微量铜离子存在的情况下,用甲基丙烯酸甲酯对其进行接枝共聚,并用动态激光光散射粒度分析仪对不同pH值下水性聚氨酯及其接枝共聚物的粒径进行了测量,用透射电镜对胶束的粒子形态进行了观察,研究结果表明,在相同pH条件下,聚乙二醇型水性聚氨酯的粒径比聚丙二醇型的粒径大,二者接枝共聚后的聚氨酯水乳液的粒径比接枝前要小。当pH值为强碱性时,水性聚氨酯乳液呈透明溶液状态,pH值为强酸性时,乳液变得不稳定,有沉淀出现。接枝后水性聚氨酯共聚物的乳胶粒子出现微相分离,形成壳-核结构。     

两性离子型水性聚氨酯构效关系研究

以异佛尔酮而异氰酸酯、含磺酸基的聚酯二元醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、1,4-丁二醇为原料,以叔胺型扩链剂为亲水扩链剂,将含有阴离子磺酸基的水溶性聚酯多元醇引入到阳离子性的水性聚氨酯分子结构中,制备出含有阴、阳两性离子型聚氨酯。利用红外光谱、透射电子显微镜、激光粒度分析仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜和乳液电位分析等手段对两性离子乳液进行了分析表征,结果发现两性离子水性聚氨酯在不同pH值环境下具有不同的电离状态,乳液在酸性条件下,zeta电位为50.4mV,呈现阳离子性,乳液在碱性条件下,zeta电位为-48.3mV,乳液显示为阴离子性,说明水性聚氨酯具有阴、阳两性特征。因此两性离子型水性聚氨酯较单一离子特性的水性聚氨酯在烘干过程中更容易产生胶粒与胶粒间作用力,能够表现出更大初粘性,更适合制备水性聚氨酯粘合剂。     

含环氧基水性聚氨酯纸张表面施胶剂的制备及应用

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚酯二元醇(PCL1000)、三乙胺(TEA)、二羟甲基丙酸(DMPA)和丙三醇单缩水甘油醚为主要原料,制备了含环氧基的水性聚氨酯树脂。对合成乳液进行了红外光谱(FTIR)和粒度等分析。结果表明,环氧基引入到聚氨酯分子链中。施胶剂应用结果表明,以质量分数为3%的含环氧基的水性聚氨酯(EWPU)乳液进行表面施胶,纸张施胶度达35.5 s,抗张指数达到51.75 N·m/g,耐折度达38次。