TiO_2/石墨烯纳米复合材料对UV固化水性聚氨酯的改性EI北大核心CSCD

通过溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型的纳米TiO_2,用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,用水热法合成了纳米TiO_2/石墨烯复合材料。采用异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇1000为反应单体,二月桂酸二丁基锡为催化剂,二羟甲基丙酸作为扩链剂,并以甲基丙烯酸羟乙酯封端,成功制备出水性聚氨酯预聚体。将TiO_2/石墨烯复合材料引入UV固化聚氨酯体系,制备了含有不同质量分数复合材料的聚氨酯涂层。采用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见分光光度计等手段对样品进行表征,分析了材料的形貌、组成、结构及光催化降解性能。结果表明,TiO_2/石墨烯复合材料改性水性聚氨酯涂料表现出了较好的光催化性能。280nm紫外光照射下24h之内对甲基橙降解率达到77.20%,而在可见光条件下复合材料对甲基橙降解率达到57.52%。经改性的聚氨酯涂层的各项力学性能有了不同程度的提高。     

纳米SiO_2功能化改性石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的制备与性能

采用Hummers法制备了氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO),再与经硅烷偶联剂(APTES)偶联改性纳米SiO_2所得的产物(nano SiO_2—NH_2)混合,制备了石墨烯片(Graphene Sheets,GS)接枝纳米SiO_2杂化材料(nano SiO_2-g-GS)。以nano SiO_2-g-GS为填料,热塑性聚氨酯(TPU)为基体,通过熔融共混法制备共混型nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料,并对填料和复合材料进行测试和表征。拉伸测试显示nano SiO_2-g-GS的加入对基体TPU有一定的补强作用,使复合材料定伸应力(300%、500%和1 000%)增大。DSC测试显示,与纯TPU相比,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料的结晶温度有大幅升高,填料含量为1wt%时,TPU的结晶温度升高了44℃。形状记忆测试结果显示,随nano SiO_2-g-GS含量增加,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料的形状回复率(Rr)逐渐降低,但形状固定率(Rf)逐渐升高。当nano SiO_2-g-GS质量分数为1wt%时,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料性能最佳。     

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。     

UV固化水性聚氨酯基油墨的制备

将季戊四醇三丙烯酸酯引入聚氨酯预聚体的末端,制备了新型可UV固化的水性聚氨酯树脂,并以其为连接料,制备了UV固化水性凹印油墨,研究了DMPA质量分数对UV固化水性聚氨酯乳液性能的影响及UV固化水性凹印油墨的性能。结果表明,随着DMPA质量分数的增加,乳液的颜色由乳白不透明逐渐转变为半透明泛蓝光,稳定性能增强,粒径不断减小,固含量随之增加,综合考虑,确定适宜的DMPA质量分数为6.25%;制得的UV固化水性凹印油墨符合国家标准的水性烟包凹印油墨的性能要求,基本能够满足实际使用过程中印刷适性的要求。     

纳米SiO2改性水性聚氨酯的研究进展

详细介绍了共混法、原位聚合法和溶胶凝胶法制备纳米SiO2改性水性聚氨酯的特点,并对水性聚氨酯纳米复合材料的应用以及研究方向作了展望。     

纳米SiO2改性水性聚氨酯的研究进展

综述了近年来纳米二氧化硅/水性聚氨酯复合材料的研究进展.重点介绍了纳米二氧化硅/水性聚氨酯复合材料的制备方法,展望了此类复合材料的发展趋势及应用前景.     

纳米SiO2/有机硅改性水性聚氨酯复合材料的制备及性能

为了改善水性聚氨酯（WPU）耐水性差和表面性能差等缺陷,将有机硅和纳米SiO₂同时引入到WPU中,首先通过自乳化法制备了WPU和有机硅改性水性聚氨酯（SWPU）。然后采用超声共混法将纳米SiO₂粒子加入到SWPU中,制备了纳米SiO₂/SWPU复合材料。最后,采用FTIR和SEM对WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的结构进行了表征,通过接触角、吸水率及抗拉力学性能测试分析了WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的疏水性能及抗拉力学性能。结果表明：纳米SiO₂已被成功引入到SWPU中;纳米SiO₂含量较小（≤3wt%）时能够较均匀地分散在纳米SiO₂/SWPU胶膜中;当纳米SiO₂含量从0增大至5wt%时,纳米SiO₂/SWPU胶膜的吸水率降低了69%,拉伸强度从16.72 MPa增大至24.22 MPa,断裂伸长率从545%增至731%,表明纳米SiO₂的引入显著提高了SWPU胶膜的耐水性能和力学性能。     

双酚A改性UV固化水性聚氨酯涂料的制备及性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG,Mw=600)和二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,双酚A作扩链剂,在UV光固化水性聚氨酯大分子链中引入刚性芳环结构来改善涂膜的耐热性,产物结构经FT-IR证实。研究了DMPA含量、IPDI/PEG600摩尔比以及双酚A改性对乳液及涂膜性能的影响。结果表明,DMPA用量5.76%后,乳液贮存稳定期可6个月;随着DMPA用量从5.76%增加到9.04%时,乳液的平均粒径随DMPA含量的增大而变小,其值从90.16μm减小到43.30μm;IPDI/PEG600摩尔比3.4时,涂膜外观及其涂膜性能较好;经双酚A扩链改性后的UVWPU固化膜的铅笔硬度为H、附着力1级、5%失重温度为233℃,较改性前提高了14℃,玻璃化转变温度提高了7.07℃,涂膜的附着力、铅笔硬度均得到了提高,涂膜在100℃条件下烘烤200h无变化。     

纳米TiO_2对复合固化环氧树脂胶粘剂的改性研究

通过添加具有活性的纳米TiO_2对异佛尔酮二胺(IPD)与酰胺基胺树脂作为复合固化剂的环氧胶粘剂体系进行改性,实验结果表明:随着纳米TiO_2的适量加入,环氧胶粘剂体系的物理性能得到很大改善,当纳米TiO_2的加入量达到6%(Wt)时,达到最佳值,与纯树脂体系相比,弯曲强度提高96%,弯曲模量提高38%,冲击强度提高180%.而此时的环氧复合胶粘剂体系的粘接性能也比纯树脂均有所提高,剪切强度提高39%、剥离强度提高28%,以及玻璃化温度提高6%.可见,纳米TiO_2的加入对环氧胶粘剂体系具有明显的增强作用.     

石墨烯/纳米TiO_2复合材料的制备及光催化还原性能

为探索超声辅助下利用紫外光及耦合热还原工艺制备RGO/纳米TiO_2复合材料的方法,并对其在缺氧水体中的光催化还原特性进行研究,首先,以鳞片石墨为原料,采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),进而通过超声/紫外光还原工艺制备了还原氧化石墨烯(RGO);然后,以钛酸丁脂和RGO为前驱物,采用溶胶-凝胶法并在氮气保护下高温加热制备了RGO/纳米TiO_2复合光催化材料;接着,利用FTIR、XRD、BET及紫外-可见光谱等对RGO/纳米TiO_2复合材料进行了结构性能表征;最后,以2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)为探针物,研究了RGO/纳米TiO_2在缺氧水体中的光催化特性与2,4-D降解机制。结果表明:采用低温氧化Hummers法制备的GO六碳环上生成的活性基团较少,采用超声/紫外光还原工艺及耦合高温热还原工艺可使环状结构得到良好的修复;所制备的RGO/纳米TiO_2复合材料具有良好的2,4-D降解能力,在缺氧状态下,2,4-D主要发生光催化还原反应,脱除苯环上的氯,产生氯酚、邻苯三酚及间苯三酚等中间产物,部分2,4-D被氧化降解生成CO_2和H_2O。制备的RGO/纳米TiO_2复合材料具有良好的光催化还原性能。     

加压密闭氧化石墨烯/水性聚氨酯纳米复合材料的制备及阻燃性能

采用改进的Hummers法对可膨胀石墨进行加压密闭氧化处理制备了氧化石墨烯(GO),并利用X射线衍射分析、紫外可见吸收光谱和透射电镜对其进行了表征。利用原位乳化法制备了氧化石墨烯/水性聚氨酯(GO/WPU)纳米复合材料。研究了GO含量对GO/WPU纳米复合材料的稳定性、形态、热降解性能和阻燃性能的影响。Zeta电位和扫描电镜的研究表明,GO在GO/WPU纳米复合材料中具有良好的稳定性和分散性。热失重分析结果表明,和纯WPU相比,GO/WPU纳米复合材料的热稳定性略有降低,但800℃时含量2%GO的纳米复合体系的残炭量从0.99%增大到2.90%。锥形量热仪分析结果表明,随着GO在GO/WPU纳米复合材料中的含量增大,材料的阻燃抑烟性能逐渐增强。当GO的含量为2%时,和纯WPU相比,GO/WPU纳米复合材料的峰值热释放速率、总释放热、总烟释放以及烟因子分别降低了34%,19%,27%和43%。     

单层氧化石墨烯改性水性聚氨酯

采用一种新型高效的铁系强氧化剂成功制备出单层氧化石墨烯(GO),通过衰减全反射红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱、原子力显微镜、场发射电子显微镜表征了这种单层GO的形态和性质。通过超声将GO分散于去离子水中,于水性聚氨酯(WPU)合成的乳化阶段共混制备出GO-WPU复合材料,测试了其拉伸性能、热学性能、疏水性的变化,同时利用透射电镜和场发射电子显微镜分别对乳液粒子形态与涂膜截面形貌进行了观察。结果表明,单层GO在乳化阶段的加入所制备的复合材料的拉伸强度得到了明显的改善,由原来的10 MPa增加到24 MPa,当GO质量分数为0.30%,复合聚氨酯的初始热分解温度(T_(d5))从245℃上升到272℃,同时,随着GO用量的逐步增加,复合膜的接触角则由70.3°提高到了95.2°从而实现了疏水性的改善。     

水性石墨烯/聚氨酯复合材料的制备与耐热性能

利用聚氧乙烯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PEPS)对石墨烯进行表面修饰,制备了一种水可分散的功能化石墨烯FGNs。将FGNs与水性聚氨酯(WPU)溶液混合制备石墨烯/聚氨酯复合材料,通过红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜、差示扫描量热分析及热重分析等对FGNs及FGNs/WPU复合材料的结构、形貌及热性能进行了分析表征。结果表明,PEPS中疏水的聚二甲基硅氧烷(PDMS)链段通过非共价键作用吸附在石墨烯表面,而聚氧乙烯(PEO)链段提供亲水性的同时改善了石墨烯与聚氨酯的界面相容性,实现了石墨烯在聚氨酯中的均匀分散。研究发现,当FGNs在WPU中的含量为2.0%时,WPU的玻璃化转变温度提高了51.6℃,10%的热失重温度提高了44.9℃,峰值热速率降低了33.4%,表明FGNs可显著增强WPU的耐热性能。     

功能石墨烯改性水性聚氨酯及其性能

以氧化石墨烯(GO)为原料,通过聚乙烯亚胺(PEI)接枝改性和水合肼还原,制备出了功能化石墨烯(FG-PEI),并将其与水性UV固化聚氨酯(WPU)乳液复合,制备FG-PEI/WPU复合涂层。采用FTIR、XRD、Raman、XPS、SEM、TEM等测试分析表征FG-PEI的结构,测定了FG-PEI的导电性,并考察了FG-PEI在水中的分散性,研究FG-PEI用量对WPU胶膜的力学性能和导电性能的影响及其热稳定性。结果表明,FG-PEI在保持较好水溶性的条件下,其电导率并未明显下降,并随着FG-PEI在WPU基体中用量的增加,WPU胶膜的表面电阻率逐渐降低,拉伸强度不断增加,断裂伸长率降低,经FG-PEI改性后,WPU的热稳定性得到提高。研究表明,FG-PEI改性WPU可提高胶膜的导电性,使其兼具良好的综合性能。     

水性聚氨酯纳米复合材料的研究进展

针对纳米改性剂在水性聚氨酯改性方面的应用,介绍了不同的水性聚氨酯纳米复合材料的制备方法,总结了近年来在水性聚氨酯纳米改性方面所取得的成就,探讨了纳米改性剂在提高水性聚氨酯的耐水性、热稳定性和力学性能方面的突出作用,并展望了今后水性聚氨酯纳米复合材料的发展方向。     

聚乙烯醇共混改性紫外光固化水性聚氨酯

以聚己内酯二醇(PCL)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)为主要原料,二羟甲基丁酸(DMBA)为亲水扩链剂,通过自乳化法合成了紫外光固化水性聚氨酯,再将其与聚乙烯醇(PVA)溶液混合制得紫外光固化WPU/PVA共混物(UV-WPU/PVA)。分别采用红外光谱和X射线衍射表征其结构和结晶性能,并对粒径、吸水率、接触角、热重等性能进行测试,采用Flynn-Wall-Ozawa法研究了共混膜的热分解动力学。结果表明,UV-WPU与PVA之间存在着较强的氢键等分子间作用力,UVWPUA/PVA共混膜的结晶性能介于纯PVA和纯WPU之间,随着PVA质量分数的增加,UV-WPUA/PVA共混膜的耐水性能有所下降,热稳定性得以提高,共混膜的热分解活化能在100kJ/mol以上,且随着热分解程度的加深而增大。     

改性纳米TiO2/环氧-聚氨酯水性防腐涂料的研制

以改性纳米TiO_2/环氧-聚氨酯为成膜物质,通过添加颜填料和多功能助剂,制得性能优异的水性防腐蚀涂料。探讨了乳液、玻璃鳞片和氧化铁红用量对涂膜耐蚀性能、附着力和抗冲击力等综合性能的影响。结果表明:当乳液、玻璃鳞片和氧化铁红质量含量分别为40%、30%和22%时,涂膜的耐蚀性能、附着力和抗冲击性能最佳。此外,水性防腐涂料的热稳定性能亦明显改善。     

环氧大豆油改性UV固化水性环氧树脂的研究

合成制备了环氧大豆油改性水溶性UV固化环氧树脂,有效地改善了环氧树脂的柔韧性、水溶解性,成功地提高了成膜物的机械性能。同时讨论了环氧大豆油改性水性UV固化环氧树脂合成的反应温度、中和剂种类,反应物配比等对水性UV环氧树脂成膜物的影响,以此获得最佳配方。     

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UV-WFPU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tanδ_max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52.3 nm,固化物的拉伸强度为12.31 MPa,断裂伸长率为213%。     

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。