水性聚氨酯的阻燃改性及性能研究

选用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、己二酸丁二醇酯、2,2-双(羟甲基)丙酸(DMPA)为主要原料,利用氮磷协同阻燃的原理,将N,N-二羟乙基-亚磷酸甲胺二乙酯导入到聚氨酯分子链中制备阻燃型水性聚氨酯乳液。研究发现阻燃剂含量对乳液稳定性、粒径、机械强度、热重性能、极限氧指数等性能均有影响。当阻燃剂含量由0增加到6%时,乳液的稳定性逐渐变差;乳液成膜后,膜的拉伸强度也随之减小,而断裂伸长率则呈现出先增加后减小的现象。与此同时,DSC及TG实验结果表明,随着阻燃剂含量的增加,膜的热分解速率减慢,聚氨酯软、硬段的热分解温度均升高。与没有添加阻燃剂的软、硬段分解温度(200℃与310℃)相比,添加2%、3%、4%、5%的阻燃剂后,其软段分解温度变化不大,而硬段分解温度最大可增加到425℃;氧指数分别由26%增加到33%、34%和33%。这些结果一方面说明N,N-二羟乙基-亚磷酸甲胺二乙酯是非常高效的聚氨酯阻燃剂,另一方面在3%后继续提高阻燃剂含量对氧指数的影响不大。综合上述结果,最优化的阻燃剂配比是阻燃剂含量为2%～3%。     

含磷阻燃剂阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的性能研究

研究了无卤、含磷添加型阻燃剂红磷、包覆红磷、聚磷酸铵、包覆聚磷酸铵、含磷膨胀型阻燃剂PNP、三聚氰胺焦磷酸盐等6种阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃及力学性能的影响。结果表明,随着阻燃剂添加量的增加,阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的极限氧指数(LOI)总体上呈升高趋势,拉伸强度呈先上升后下降趋势,而冲击强度呈逐渐下降趋势。包覆红磷和包覆聚磷酸铵阻燃材料的阻燃性能和力学性能均明显好于普通红磷和聚磷酸铵阻燃剂,PNP阻燃材料具有最佳的阻燃性能和力学性能,当PNP添加量为25%时,阻燃材料的LOI为29.5%,拉伸强度和冲击强度分别为5.3 MPa和8.7 kJ/m2。     

硬段阻燃改性水性聚氨酯的研究

以聚醚210(N-210)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为基本单体,以FRC-5作为扩链剂,用硬段改性的方式将阻燃元素N、P引入到水性聚氨酯中,合成了一系列不同程度改性的阻燃水性聚氨酯。研究了FRC-5的用量对水性聚氨酯阻燃性能、热性能的影响。结果表明,用FRC-5进行扩链可以提高水性聚氨酯的阻燃性和热稳定性。     

丙烯酸酯改性水性聚氨酯阻燃涂料的研究

以丙烯酸（甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯）改性水性聚氨酯预聚体,制备改性水性涂料;并以三聚氰胺／季戊四醇为协效阻燃剂,从而制备一种改性阻燃水性聚氨酯涂料。对改性涂料进行了吸水率、耐水性测试;对改性阻燃涂料进行了燃烧试验、热重分析（TG）。结果表明,改性涂料的吸水率降低了48．6％。阻燃涂料的阻燃时间可达8min以上,耐高温、阻燃性能明显提升。     

丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液性能的研究

用乳液聚合的方法制备出丙烯酸酯改性的水性聚氨酯共聚乳液（ＰＵＡ乳液）,并对ＰＵＡ乳液的耐溶剂性,热性能和机械性能进行的初步的研究。结果表明,具有核壳结构的ＰＵＡ乳液耐溶剂性,热稳定性和机械性能比水性ＰＵ有明显的提高。     

水性聚氨酯化学改性研究进展

介绍了几种水性聚氨酯化学改性的研究进展,包括环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅氧烷等二元共聚改性及两种以上树脂的三元共聚改性的研究状况.展望了水性聚氨酯化学改性的发展趋势.     

含磷阻燃剂在聚氨酯弹性体中的阻燃机理研究

采用极限氧指数、TG—DTA分析、红外分析及元素组成分析。探讨了两种含磷阻燃剂磷酸酯1^#(P1^#)和TCP在异氰脲酸酯改性聚氨酯弹性体(IMPUE)中的阻燃机理。研究表明：P1^#和TCP阻燃IMPUE．既有气相阻燃机理和凝聚相阻燃机理．又有中断热交换阻燃机理。三者协同发挥阻燃作用。其中P1^#以气相阻燃和中断热交换阻燃为主,凝聚相阻燃为辅;TCP以凝聚相阻燃和中断热交换阻燃为主,气相阻燃为辅。     

国外含磷系、卤素系阻燃聚氨酯材料的研究进展

介绍了国外含磷系、卤素系阻燃聚氨酯材料研究状况,当今研究重点主要集中在有机磷酸酯添加型阻燃剂,反应型阻燃剂以及具有阻燃特性的聚氨酯黏结剂,建议今后应将提高阻燃聚氨酯材料的综合性能和阻燃机理作为研究的重点。     

环氧改性水性聚氨酯的合成工艺及性能研究

采用甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(GE-210)、1,4-丁二醇(BDO)、二羟甲基丙酸(DMPA)、环氧树脂(E-128)和丙烯酸羟丙酯(HPA)为主要原料,制备环氧改性水性聚氨酯乳液。研究预聚体中的—NCO和—OH物质的量之比(R)及小分子扩链剂、亲水扩链剂、环氧树脂的加入量,对粒径、黏度、贮存稳定性和涂膜耐水性的影响。实验结果表明:预聚体中R值为6～7;小分子扩链剂BDO用量为7%～8%;亲水扩链剂DMPA的用量为6%～7%;环氧树脂添加量为6%～7%时,乳液外观及稳定性最好,涂膜的耐水性能优异,可以作为一种性能优异的涂料用水性聚氨酯树脂。     

光敏性含磷聚氨酯丙烯酸酯(P-PUA)阻燃预聚物的合成与性能

合成了4种不同结构的光敏性含磷聚氨酯丙烯酸酯阻燃预聚物,并对其结构进行了表征。研究了以所制预聚物为基料的光固化涂料的柔韧性、附着力、硬度等基本物理性能和耐热防火性能。结果表明,该涂料能达到市售PUA涂料的基本物理性能,并具有较高的分解温度,800℃下形成的炭渣能达到涂层原重的20%左右,具有一定的耐热防火性能;以结构相似的阻燃预聚物为基料的涂层,其耐热防火性能随含磷量的增加而提高;预聚物主链中芳环含量也影响涂层的耐热防火性能,相对分子质量相近的预聚物,其主链上的芳环数量增加一倍,涂层在800℃下w(炭渣)能增加5个百分点。     

原位聚合制备ODOPB阻燃聚酯纤维及其性能研究

采用环氧氯丙烷对10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)进行修饰,得到改性ODOPB(DHQEP),然后采用原位聚合法在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中引入磷系阻燃剂DHQEP,制备成具有优异阻燃性能的DHQEP/PET纤维,并对DHQEP以及DHQEP/PET的结构与性能进行研究。结果表明:环氧氯丙烷成功与ODOPB进行了反应;所制备的DHQEP/PET的特性黏度与纯PET相比有所下降;引入的DHQEP抑制了PET的结晶,也减弱了PET的取向;DHQEP/PET与PET相比在800℃下的残炭量有明显的提高;DHQEP/PET纤维的力学性能与PET纤维相比有所下降,当加入的DHQEP使磷的质量分数达到0.5%,牵伸倍数4.4倍时,纤维的断裂强度为2.6 c N/dtex,断裂伸长率为40.8%;同时极限氧指数达到30.5%,UL-94垂直燃烧等级达到V-1级,满足聚酯纤维阻燃要求的同时也改善了其熔滴现象。     

水性聚氨酯改进阻燃剂的性能研究进展

无卤阻燃剂中磷酸酯类化合物的研究一直是当前的研究热点,文中着重对水性聚氨酯改性提高阻燃性能的研究进行讨论,设计分析了通过FRC-6合成水性聚氨酯实现阻燃剂的性能改进,采用FRC-6替代其他小分子二醇扩链剂,可以实现合成大量的稳定的有机磷阻燃改性的水性聚氨酯;P含量的增加会降低热释放量,提高阻燃性能。这一研究对于无卤阻燃剂的改进应用具有一定的借鉴价值。     

无卤阻燃硅溶胶改性水性聚氨酯的研究

以聚醚(N -210)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为基本单体,一缩二乙二醇(EX)为扩链剂,二羟甲基丙酸( DMPA)为亲水扩链剂,制备出固含量为30％的水性聚氨酯(WPU)乳液.采用机械分散的方式将纳米硅溶胶按计量加入到WPU乳液中,得到一系列硅溶胶改性的WPU乳液.研究表明,硅溶胶在WPU中分散得比较均匀,硅溶...     

氟改性UV固化六臂型阻燃聚氨酯的制备与性能研究

采用十三氟辛醇（ TEOH-6）、异佛尔酮二异氰酸酯（ IPDI）、三乙醇胺（ TEOA）自制含氟二元醇（ DE-TEOH）;并采用六氯环三磷氰、对羟基苯甲醛、硼氢化钠合成六臂型阻燃单体;以异佛尔酮二异氰酸酯（ IPDI）、聚碳酸酯二元醇（ PCDL）、二羟甲基丁酸（ DMBA）、含氟二元醇（ DE-TEOH）、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;将六臂型阻燃单体加入聚氨酯体系,采用无皂相反转乳化工艺制成了含氟、氮、磷复合改性水性 UV固化六臂型阻燃聚氨酯（ UV-WFPU）。通过红外光谱、核磁共振氢谱对 UV-WFPU的结构进行表征,并对胶膜的性能进行了研究,考察了含氟二元醇的添加量以及六臂型阻燃单体加入对胶膜结构和性能的影响。结果表明：与传统的聚氨酯相比,六臂型阻燃单体的加入,胶膜的阻燃性能大幅度提高,极限氧指数（ LOI）提高了 45%;随着自制二元醇添加量的增加,胶膜吸水率降低,接触角增加,热稳定性提高。     

环氧树脂改性水性聚氨酯的制备及其性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚酯多元醇(PEDA)为主要原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性扩链剂,通过添加不同种类和不同含量的环氧树脂(E-12、E-51)进行改性,合成了环氧树脂改性水性聚氨酯(EWPU)乳液,讨论了DMPA含量、环氧树脂种类和含量对EWPU乳液粒径、粘度、贮存稳定性以及胶膜吸水率和力学性能的影响。结果表明,环氧树脂中的环氧基团在整个反应过程中没有参与反应,保留在EWPU乳液中;DMPA质量分数为4%、环氧树脂E-12质量分数为8%时,制备的EWPU乳液和胶膜的性能较好。     

建筑用阻燃聚氨酯研究进展

综述了有机阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫塑料的阻燃改性研究进展。其中有机阻燃剂主要有磷系、氮系、磷/氮复合型等,其中磷/氮复合型的阻燃剂的改性效果要明显高于单一磷系或单一氮系的改性效果。另外,将有机阻燃剂与无机阻燃剂进行复配,利用有机和无机之间的协同作用,能够有效地提高聚氨酯的极限氧指数,降低其发烟量和热释放速率,而且还会在一定程度上影响到聚氨酯泡沫塑料的密度、热导率和压缩强度等性能。并指出复配性阻燃剂将是今后的研究方向。     

双酚A型二元醇改性水性聚氨酯合成及性能

以双酚A（BPA）和苯膦酰二氯（BPOD）为原料，合成了一种含磷阻燃单体双（双酚A）单苯基膦酸酯（BPAMPP），并以其作为扩链剂与聚氧化丙烯二醇（PPG）和异佛尔酮二异氰酸酯反应（IPDI）制备了阻燃水性聚氨酯(WPUP)。采用NMR和FTIR对BPAMPP结构进行了表征，通过粒径分析、拉伸测试、TGA、极限氧指数测试和锥形量热仪测试研究了WPUP的乳液性能、力学性能、热性能和阻燃性能。结果表明，BPAMPP被成功的合成，且在800℃下残炭的质量分数为14.2%；WPUP乳液都具备良好的粒径分布和贮存稳定性，当BPAMPP质量分数为8 %（占原料的总质量）时，水性聚氨酯膜的综合性能最佳，拉伸强度为36.8MPa，5%质量分数的热失重温度为288.3℃，极限氧指数（LOI）、峰值放热速（PHRR）和总释放热（THR）分别为26.8%、631 kW/m2和76 MJ/m2。     

环氧改性水性聚氨酯的合成工艺及性能

采用甲苯二异氰酸酯(TDI-80)、聚醚二醇(N220)、二羟甲基丙酸((DMPA)、环氧树脂和丙烯酸羟丙酯(HPA)为主要原料,合成了环氧改性的水性聚氨酯乳液。研究了反应温度、乳化分散速度、中和度和环氧树脂的用量对乳液及涂膜性能的影响。结果表明:当乳化分散速度为4 000~5 000 r/min,中和度为90%~95%,环氧树脂的添加量为4%~6%时,可得到性能较好的乳液。通过环氧树脂改性的水性聚氨酯涂膜具有硬度高、耐水性和力学性能好的特点。     

Flame Retardant Modified Bio-Based Waterborne Polyurethane Dispersions Derived from Castor Oil and Soy Polyol

Although tremendous efforts have been dedicated to developing environmentally friendly bio-based waterborne polyurethane (WPU) dispersions from vegetable oil, the fabrication of WPU dispersions solely derived from vegetable oil-based polyol with excellent comprehensive properties is still challenging. In the present work, novel bio-based WPU dispersions derived from castor oil and soy polyol is successfully modified by phosphorus-nitrogen chain extender [bis(2-hydroxyethyl)amino]-methyl-phosphonic acid dimethyl ester (BH). The structure and properties of the dispersions and films are characterized systematically by Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis , mechanical test, and limiting oxygen index (LOI), etc. The results indicate that bio-based WPU films display moderate mechanical performance by adjusting BH content, and the WPU film containing 100% BH with 47.8% biobased content has a tensile strength of 8 MPa and the highest Young's modulus of 62.3 MPa. The incorporation of BH can increase the production of char residue. The flame retardancy of WPU films increase gradually with the BH molar content, and the LOI value of the WPU100 with 1.53 wt% phosphorus content can reach as high as 28.1%. This work may provide a new approach to develop high biobased content, eco-friendly, flame retardant WPU for application in the surface coating industry.