辐射法制备内交联聚醚型水性聚氨酯的研究

以异佛尔酮二异氰酸酯、聚氧化丙烯二醇、二羟甲基丙酸、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为原料,并以γ射线辐射处理,制备了内交联型水性聚氨酯(WPU)乳液。分析测试了机械稳定性、粘度、粒径及力学性能等,研究了两种封端剂含量、辐照剂量对WPU乳液性能的影响;同时研究了其胶膜的力学性能、吸水率等变化情况。结果表明,所制备的交联型WPU乳液具有较好的稳定性,平均粒径小于0.3μm,WPU经过辐照后,其粒径变化不大。与不含PETA及HEMA的样品比较,引入PETA及HEMA并辐射交联后,WPU胶膜的拉伸强度明显增加,而断裂伸长率和吸水率降低。     

黄原胶改性水性聚氨酯的制备及性能

以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)与聚酯多元醇(PE-3020)合成了聚氨酯预聚体,再加入扩链剂2,2二羟甲基丙酸、改性剂黄原胶,通过黄原胶中的—OH与HDI中的—N襒C襒O反应合成了黄原胶改性水性聚氨酯(WPU)乳液。采用粒径分析仪、XRD、FTIR等研究了黄原胶添加量对改性WPU胶膜的耐水性、力学性能和乳液粒径等影响。结果表明,当黄原胶的加入质量分数为0.2%时乳液呈半透明状,泛蓝光,乳液粒径均匀,拉伸强度达到17.856 MPa,断裂伸长率489.25%,水接触角为57.5°。通过黄原胶改性,WPU的综合性能得到了显著提高。     

明胶对水性聚氨酯的改性研究

先以聚酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)等原料合成了水性聚氨酯(WPU)乳液,后采用γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)对明胶进行化学改性,通过紫外光固化将改性明胶引入到以HEMA封端的WPU中,研究了不同明胶含量对WPU力学性能、耐老化性、耐热性和可生物降解性等的影响。结果表明,改性明胶的引入,提高了WPU的力学性能、耐老化和耐热性,更赋予了WPU在土壤和胰蛋白酶溶液中显著的可生物降解性。     

一种高固含量阴非离子水性聚氨酯的制备与性能研究

在聚氨酯(PU)链段中同时引入阴离子亲水单体和侧链为非离子的双羟基亲水单体(A-100),可以合成出一种稳定的高固含量阴非离子型水性聚氨酯(WPU)。讨论了软段种类、A-100用量等对WPU乳液的固含量及WPU胶膜性能的影响。结果表明:以聚碳酸酯二元醇(PCD)为软段,并引入适量的A-100,可以明显提高WPU乳液的固含量;当w(A-100)=4.2%时,WPU胶膜的综合性能最好;与聚环氧丙烷二元醇(PE220)相比,由PCD和A-100制备而成的WPU,其固含量较高(为57%)、综合性能较好。     

HEMA封端对PUA复合乳液性能的影响

采用甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)对聚氨酯预聚体进行封端,合成含有双键的水性聚氨酯乳液,并制备了核壳接枝的聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)复合乳液.通过对PUA复合乳液和涂膜性能测定,讨论了HEMA用量对PUA乳液和涂膜性能的影响.结果表明,随着HEMA用量增加,PUA复合乳液的稳定性和涂膜热稳定性得到了提高.当HEMA用量为75%时,PUA综合性能优良.     

环氧大豆油和硅氧烷改性水性聚氨酯胶黏剂

以环氧大豆油(ESO)与3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)双重交联改性水性聚氨酯(WPU).通过FTIR、TG、DSC、DMA、AFM、粒径分析仪、拉力试验机等仪器对改性的水性聚氨酯进行了表征.研究了ESO和KH550的含量对水性聚氨酯乳液、胶膜以及胶黏剂性能的影响.分析了KH550对水性聚氨酯结晶性能和微相分离的影响.研究发现,随着ESO与KH550的加入,水性聚氨酯乳液的性能得到改善,胶膜的吸水率先减小后增大,拉伸强度逐渐增大,断裂伸张率逐渐减小.水性聚氨酯胶黏剂对PVC的T-剥离强度先增大后减小.随着KH550含量的增加,热稳定性逐步改善,结晶性降低,软段与硬段相混合程度提高.当ESO为4%、KH550为2%(均为质量分数)时,水性聚氨酯胶黏剂的综合性能最好.     

紫外光固化碳纳米管改性水性聚氨酯涂膜

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG400)、2,2-双羟甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)为主要原料,合成光固化水性聚氨酯丙烯酸酯预聚体,以三乙醇胺中和后,原位引入经浓硝酸处理过的碳纳米管(CNTs),制备了光固化水性聚氨酯碳纳米管复合乳液(WPU/CNTs),加入光引发剂后交联固...     

聚氨酯-聚丙烯酸酯共聚乳液的制备及形态研究

以聚醚二元醇(GE-210)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,制备了水性聚氨酯(WPU)乳液;再采用丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)与WPU乳液共聚制备水性聚氨酯-聚丙烯酸酯(WPUA)复合乳液。讨论了WPUA乳液及胶膜的性能,并采用FT-IR、XRD、SEM和AFM等分析手段研究了WPUA涂膜的结构和形貌。结果表明,WPUA乳液具有良好的室温贮存稳定性及成膜性能,胶膜为无定型结构,透光率90%。与WPU乳液相比,WPUA乳液粒径有所增大,对基材的浸润性更好;其胶膜耐水性能明显提高;SEM和AFM分析同时显示,WPUA胶膜微观呈现"脊-谷"结构。     

环氧蓖麻油改性水性聚氨酯乳液的制备及其胶膜性能研究

以4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚乙二醇(PEG)和二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料,环氧蓖麻油(ECO)为交联改性剂,制备了ECO改性WPU(水性聚氨酯)乳液。研究结果表明:ECO中的羟基和环氧基均参与了WPU的合成反应;随着ECO掺量的不断增加,WPU胶膜的疏水性、拉伸强度及热稳定性提高,WPU乳液的粒径逐渐变大、外观和储存稳定性变差;当w(ECO)=5.5%(相对于预聚体质量而言)时,WPU乳液呈微透明(泛蓝)状,WPU胶膜的综合性能相对最佳。     

聚氨酯-聚丙烯酸酯复合胶乳的制备及其性能研究

通过丙酮工艺法,分别制备了含有羧基作为内乳化剂的乙二胺扩链型水性聚氨酯(EDAWPU)和甲基丙烯酸β羟乙酯(HEMA)封端的水性聚氨酯(VLWPU)。为了改善水性聚氨酯(WPU)膜的性能,采用无皂乳液法制备了未交联型和交联型水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液(UCPUA和CPUA)。通过红外对EDAWPU和VLWPU的化学结构进行了确认。使用TEM发现CPUA复合乳胶的形貌是以聚丙烯酸酯为核,聚氨酯为壳的核/壳结构。CPUA和UCPUA的分子量分别为310934和86522。从DSC曲线中能观察到CPUA膜的玻璃化转变温度相对较高。在CPUA膜中,通过交联CPUA的拉伸强度也得到增加。所以结果显示CPUA复合乳胶在硬度,附着力,柔韧性,光泽度和耐水性等方面均显示出了优异的性能。     

Ca~(2+)含量对水性聚氨酯乳液及其胶膜性能的影响

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚(N-210)、二羟甲基丙酸(DMPA)和一缩二乙二醇(DEG)等为主要原料,合成了自乳化型WPU(水性聚氨酯)乳液;然后以氢氧化钙作为交联改性剂,通过Ca2+与-COOH之间形成的螯合交联,制成Ca2+改性WPU乳液。结果表明:当n(Ca2+)∶n(-COOH)=0.4∶1时,改性WPU乳液具有较好的储存稳定性和综合性能,其胶膜的热性能、耐水性、剥离强度(4.5 N/mm)、拉伸强度(14.5 MPa)和断裂伸长率(454.5%)等均相对较高。     

纳米SiO_2改性水性聚氨酯乳液的制备及性能研究

以硅烷偶联剂(KH-550)作为纳米二氧化硅(nano-SiO2)的表面处理剂,以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N-220)、二羟甲基丙酸(DMPA)和nano-SiO2等为主要原料,制备nano-SiO2改性WPU(水性聚氨酯)乳液。着重探讨了DMPA的加料方式、DMPA和nano-SiO2用量等对WPU乳液稳定性、粒径分布、耐水性和力学性能等影响。结果表明:采用先加入DMPA后扩链的加料方式,可制得外观及稳定性均较好的WPU乳液;当w(DMPA)=5%、w(改性nano-SiO2)=2.0%时,WPU乳液及其胶膜的综合性能较好。     

聚酯型水性聚氨酯油墨连接料的研究

以聚酯二元醇、二异氰酸酯和二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,合成了聚酯型水性聚氨酯(WPU)乳液。研究了聚酯二元醇的种类、R值[R=n(-NCO)/n(-OH)]和DMPA用量等对WPU乳液的附着力、稳定性和T型剥离强度等影响。结果表明:以Pol-356(由己二酸、乙二醇和1,4-丁二醇聚合而成)为聚酯二元醇、端羟基聚酯多元醇(Pol-350)为小分子扩链剂,当w(DMPA)=9%、R值为1.200～1.225时,制成的WPU乳液固含量高、储存稳定性好,其对非极性BOPP(双向拉伸聚丙烯)薄膜等具有相对较高的附着力和T型剥离强度。     

羧酸盐/磺酸盐复合型WPU胶黏剂的制备与表征

在以丙酮法合成固含量约为50%的磺酸盐WPU乳液胶黏剂的研究基础上,以羧酸盐改性磺酸盐WPU乳液胶黏剂制备复合型胶黏剂,研究了羧酸盐改性对磺酸盐型WPU胶黏剂性能的影响。结果表明,当DMPA用量1.6%,A95用量1.8%,聚酯多元醇中n(PBA2000)/n(PBA3000)为4/6,多异氰酸酯中n(HDI)/n(IPDI)为4/6时,WPU乳液黏度适中,分散稳定,耐水性良好,力学性能及粘接性能优异。红外光谱分析表明,成功合成了复合型WPU;DSC分析表明复合型WPU熔融温度约为48.03 ℃,磺酸盐WPU熔融温度为45.52 ℃,复合型WPU成峰面积更大,结晶性能更优;TEM分析显示,两种WPU乳液粒子均呈球形,均匀分散,粒径分布分析显示复合型WPU乳液粒径分布较磺酸盐WPU乳液更宽;GPC分析表明两种WPU分子量接近,改性对相对分子质量的影响不大;TGA分析表明550 ℃时到达热分解终点,磺酸盐WPU耐热性能稍占优势;综合性能分析结果显示两种胶黏剂都显示出良好的耐热性,力学性能及粘接性能方面,复合型WPU乳液胶黏剂明显有较大提高,同时其性能相比传统方法合成的羧酸/磺酸盐WPU也有较大提高。     

包覆HNIW用WPU/SBB复合乳液的合成与表征

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)和丙烯酸丁酯(BA)等为主要原料,采用种子乳液聚合法合成了WPU/SBB(水性聚氨酯/苯丙)复合乳液;然后以此为高能炸药——HNIW(六硝基六氮杂异伍兹烷)颗粒的包覆剂和胶粘剂。采用红外光谱(FT-IR)法、X-射线衍射(XRD)法及差示扫描量热分析(DSC)法等手段对WPU/SBB复合乳液的结构进行了表征,并采用扫描电镜(SEM)、特性落高值(H50)和X-射线光电子能谱(XPS)法等分析了WPU/SBB复合乳液对HNIW的包覆效果。结果表明:包覆后HNIW的H50由13.6 cm升至34.8 cm,说明该环保型WPU/SBB复合乳液对HNIW具有明显的降感作用。     

水性聚氨酯包覆黑索今的性能及影响因素研究

以水性聚氨酯(WPU)乳液作为黑索今(RDX)的包覆材料,以撞击感度和热感度作为衡量指标,采用单因素分析法优选出WPU包覆RDX的最佳工艺条件。结果表明:采用单凝聚法包覆RDX,当RDX的粒度为120~300目(铁筛网)、w(WPU)=2.0%(相对于RDX质量而言)和w(阳离子型表面活性剂)=1%(相对于物质总质量而言)时,RDX的包覆效果较好,此时包覆后RDX的撞击感度和热感度降幅较大。     

有机硅改性水性聚氨酯乳液的制备及其性能研究

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N-220)、1,4-丁二醇(BDO)、二羟甲基丙酸(DMPA)和硅烷偶联剂(KH-550)等为主要原料,采用丙酮法合成了有机硅改性WPU(水性聚氨酯)乳液。结果表明:KH-550和DMPA的加料方式对WPU乳液稳定性影响较大;当w(DMPA)=3%～5%时,WPU乳液及其胶膜的综合性能较好。     

脂肪族水性聚氨酯的制备及性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚醚二醇(PPG)为主要原料、二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂和乙二胺(EDA)为小分子扩链剂,采用预聚体分散法制备出一种水性聚氨酯(WPU)乳液。考察了n(-NCO)∶n(-OH)比例、EDA扩链方式等对WPU稳定性、玻璃化转变温度、力学性能和耐水性等影响。结果表明:将EDA先溶于水中,采用乳化与扩链同时进行的工艺,并且当n(-NCO)∶n(-OH)=1.5∶1时,WPU乳液稳定性好、粒径(14 nm)较小且分布较窄,WPU胶膜的力学性能(拉伸强度为3.683 MPa、断裂伸长率为347%)和耐水性(吸水率为19.7%)俱佳。     

丙烯酸酯类低聚物改性水性聚氨酯压敏胶的性能研究

以聚醚多元醇和IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)为主要原料,以自制的DJW-330(丙烯酸酯类低聚物)为WPU(水性聚氨酯)乳液的化学改性剂,采用自乳化法合成了性能良好的改性WPUA(水性聚氨酯丙烯酸酯)乳液。结果表明:当R=n(-NCO)/n(-OH)=0.95、w(DJW-330)=1.4%时,改性WPUA乳液的稳定性较好,其粒径分布变宽,耐热性略高于未改性WPU乳液;由于DJW-330与WPU分子间是以化学键的形式结合,故此时改性WPUA压敏胶的初粘力(14#号球)、持粘力(100 min)和180°剥离强度(5.38 N/cm)同时达到最大值。     

Facile preparation and characterization of low-gloss waterborne polyurethane coatings using amine-based chain extenders

A novel waterborne polyurethane (WPU) coating with a self-roughed surface is prepared using a general prepolymer emulsion polymerization method. A rough surface is formed by crosslinking the WPU particles through the introduction of a polyfunctional amine-based chain extender. Ethylenediamine, diethylenetriamine (DETA) and triethylenetetramine (TETA) with different functional groups are used as chain extenders, and their effect on the surface morphology and gloss of WPU films is investigated. DETA and TETA form a rough surface on the WPU film by crosslinking the polymer chains and promoting phase separation between soft and hard segments. A rough surface reflects light diffusely, resulting in a decrease in the gloss of the film. Overall, the chain extension improves the thermal stability and tensile strength of the WPU film. In particular, the WPU film with DETA, exhibiting the highest chain extension effect, shows the lowest gloss value, the highest tensile strength and thermal stability. The present series of WPU materials, prepared without matting agents and special treatment processes, can be an effective alternative for producing low-gloss coatings. © 2022 The Authors. Polymer International published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Industrial Chemistry.