高固含量水性聚氨酯的合成及其主要影响因素

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为硬段,聚醚二元醇(N-220)及聚酯二元醇(PBA)为软段,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性物质,乙二胺(EDA)为后扩链剂等,合成了固含量约为50%的环氧树脂(E-20)及甲基丙烯酸甲酯(MMA)复合改性的水性聚氨酯分散体(PUD).并探讨了-NCO/-OH物质的量比、软段类型和软段相对分子质量对高固含量水性聚氨酯性能的影响,同时对制得的PUD进行红外、透射电镜等测试分析,从而制备出性能较好、较稳定的高固含量水性聚氨酯分散体.     

无溶剂法合成高固含量水性聚氨酯

以混合二异氰酸酯[六亚甲基二异氰酸酯(HDI)/异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)]和聚己二酸丁二醇酯(PBA-2000)为基本原料、二羟甲基丁酸(DMBA)为亲水性单体[代替目前常用的二羟甲基丙酸(DMPA)]、三乙胺(TEA)为中和剂和乙二胺(EDA)为扩链剂,反应过程中不添加有机溶剂和催化剂,采用先乳化后扩链的预聚体分散法制备了固含量为50%左右的水性聚氨酯(WPU)。采用单因素试验法优选出制备WPU乳液的较佳工艺条件。结果表明:当R=n(-NCO)∶n(-OH)=1.88∶1、w(DMBA)=4.1%和n(EDA)∶n(-NCO)=0.37∶1时,WPU胶膜的强度(拉伸强度为23 MPa)和韧性(断裂伸长率为740%)俱佳。     

高固含量双组分混合聚酯型水性聚氨酯的合成

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段、混合双组分聚酯二元醇和1,4-丁二醇(BDO)为软段、二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂、三乙胺(TEA)为中和剂和乙二胺(EDA)为后扩链剂等,采用预聚体分散法合成了系列高固含量的水性聚氨酯(WPU)乳液。以固含量、黏度和吸水率等为衡量指标,比较了不同聚酯二元醇的混合效果。结果表明:当混合聚酯中n(PBA或PCDL)∶n(PEBA或PCDL)=1∶1、w(DMPA)≈3.4%(相对于预聚体而言)、n(-NCO)∶n(-OH)=1.03∶1和中和度为96%时,由PBA2000/PCDL2000混合聚酯二元醇制取的WPU乳液,其固含量较高(48.70%)、黏度最低(542 mPa.s)且综合性能相对较好。     

高固含量水性聚氨酯的研究进展

从乳化工艺、亲水单体、异氰酸酯指数(R值)和软段等方面综述了水性聚氨酯(WPU)固含量的影响因素,并对高固含量WPU的发展趋势进行了展望。     

高固含量环氧改性磺酸盐型水性聚氨酯的合成与表征

以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、聚己二酸-1,4-丁二醇酯(PBA)为主要原料,以1,4-丁二醇为小分子扩链剂,以乙二胺基乙磺酸钠为亲水性扩链剂,并用环氧树脂E-51作为改性剂,得到固含量为50%的环氧树脂改性磺酸盐型水性聚氨酯乳液SWPU-E。实验研究了环氧用量对乳液的粒径及其分布和对胶膜力学性能的影响;实验还采用红外、核磁、热重分析等方法对胶膜的结构和热稳定性等进行了深入的分析。结果表明:环氧树脂的羟基和环氧基团参与了反应,生成了环氧改性的水性聚氨酯结构;随着环氧用量的增加,乳液的平均粒径从95.8 nm增加到169 nm,粒径分布变宽;胶膜的拉伸强度随之变大,当环氧用量低于4%时,拉伸强度明显增加,由16.21 MPa增加到43.7 MPa,之后拉伸强度增加缓慢;胶膜的热稳定性随环氧用量的增加得到明显提高,初始分解温度、转折点温度、分解终点温度均朝高温方向移动。     

高固含量鞋用水性聚氨酯胶粘剂的合成

以HDII、PDI和聚己二酸-1,4-丁二醇酯为基本原料,二氨基苯磺酸钠(SDBS)和二羟甲基丙酸为内乳化剂,通过丙酮法制备出高固含量(50%以上)、不含有机溶剂和储存稳定的鞋用水性聚氨酯胶粘剂。经红外光谱分析,证实其含有磺酸基团。研究了SDBS和丙酮用量对胶粘剂性能的影响,实验结果表明,其性能达到或超过市售U-54产品。     

高固含量羧酸/磺酸盐型水性聚氨酯乳液的合成

以聚己二酸-1,4-丁二醇酯(PBA)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,以乙二胺基乙磺酸钠(AAS)和二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂制备了高固含量羧酸/磺酸盐型水性聚氨酯乳液。聚氨酯薄膜经红外光谱分析证实聚氨酯分子中含有磺酸基团。系统研究了—NCO/—OH物质的量比(R值)、DMPA含量和AAS含量对乳液及胶膜性能的影响。研究结果表明:当R值为1.6、DMPA含量为0.8%～1.0%、AAS含量为3.5%时,获得的乳液和胶膜的综合性能最佳。     

高固含量阳离子水性聚氨酯的性能研究

以聚酯二元醇为软段、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和N-甲基二乙醇胺(N-MDEA)为主要原料,采用丙酮法合成了高固含量(约50%)的CWPU(阳离子水性聚氨酯),并着重探讨了N-MDEA含量、软段种类对该CWPU的基本性能、结晶性能、力学性能和粘接性能等影响。结果表明:当w(N-MDEA)=5.5%～7.0%(相对于预聚体质量而言)时,可制得稳定的高固含量CWPU;软段的结晶性越好,高固含量CWPU的力学性能和粘接性能越高;当软段为聚己二酸己二醇酯(PHA)时,相应高固含量CWPU的邵A硬度(84)、拉伸强度(55 MPa)和剥离强度(初始剥离强度、24 h剥离强度为68.2、90.4 N/25 mm)相对最大,可作为胶粘剂使用。     

高固含量聚氨酯的合成及应用研究进展

综述了国内外高固含量PU(聚氨酯)的合成进展及应用,重点介绍了溶剂型PU和WPU(水性聚氨酯)及其影响因素[如原料、扩链剂、溶剂、R值或R=n(-NCO)/n(-OH)等],并展望了未来PU材料的发展方向。     

高固含量水性聚氨酯的合成及工艺研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己二酸乙二醇酯(721)、聚四氢呋喃二醇(PTHF)为基本原料,以2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和磺酸盐(HSJ)为亲水扩链剂,采用自乳化和外乳化相结合的方法合成阴离子型高固含水性聚氨酯乳液;考察了R值、聚酯/聚醚(—OH物质的量)比、DMPA、磺酸扩链剂和外乳化剂用量对乳液性能的影响。结果表明:R值为1.4,聚酯/聚醚(—OH物质的量)比为2:1,DMPA用量为1.6%,磺酸扩链剂为0.25%,外乳化剂用量为1.6%时,合成的乳液固含量可高达55%,黏度低,力学性能优异。     

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。     

高固含量水性聚氨酯合成的研究进展

介绍了水性聚氨酯(WpU)在提高固含量方面的研究现状;探讨了原料、R值、扩链剂、溶剂、中和方式等对WPU固含量的影响。展望了高固含量WPU的未来发展趋势。     

基于磺酸盐的阴/非离子型高固含量聚氨酯分散体的合成与表征

采用磺酸盐聚醚二元醇（SPPG）和聚乙二醇单甲醚（PEOM）为亲水单体,聚碳酸酯二醇（PCDL）、聚四氢呋喃二醇（PTMG）、异佛二酮二异氰酸酯（IPDI）、乙二胺（EDA）为原料,通过预聚体法制备了固含量50%以上的聚氨酯分散体（PUD）。研究表明,PUD的ζ电位处于-45～-65 mV之间,分散体稳定性优异。平均粒径处于80～140 nm之间,粒径多分布于60～200 nm范围内,磺酸盐基团的增加使胶粒平均粒径变小,粒径分布变窄;NCO/OH摩尔比和PCDL的增加使胶粒平均粒径趋于变大,[JP+2]粒径分布变宽。透射电镜（TEM）显示,分散体胶粒呈大小不一的球形结构。PUD的黏度随剪切速率的增加而下降,呈现假塑性流体的特征。     

硅烷偶联剂改性高固含量水性聚氨酯的合成

以聚四氢呋喃二醇、聚己二酸乙二酯和异佛尔酮二异氰酸酯等为主要原料,以硅烷偶联剂KH550为改性剂,2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和(1,3-二氨基)-丁基磺酸钠(HSJ)为亲水扩链剂,采用自乳化和外乳化相结合的方法合成阴离子型高固含量硅烷偶联剂改性水性聚氨酯(WPU)乳液。考察了乳化剂、扩链剂、硅烷偶联剂用量,异氰酸酯基与羟基摩尔比(R值)等对乳液和胶膜性能的影响。通过傅里叶变换红外光谱、热重分析和接触角测试分析了改性前后WPU的结构。结果表明:DMPA,HSJ,乳化剂,硅烷偶联剂的质量分别占总固体质量的1.60%,0.26%,1.60%,1.50%,R值为1.20时,可得到固含量54%、黏度低、稳定性好、耐水、耐热性能优异的WPU乳液。     

Preparation and characterization of high solid content cationic waterborne polyurethane with core-shell structures

In this study, core-shell structured cationic waterborne polyurethane (WPU) dispersions with high solid content were prepared. To this end, prepolymer A was synthesized from polytetramethylene ether glycol (PTMG), isophorone diisocyanate (IPDI), castor oil (CO) and 1,4-butanediol (BDO) without integration of the hydrophilic groups. Prepolymer B with hydrophilic groups was prepared from PTMG, IPDI, CO, BDO and N-methyldiethanol amine (MDEA). WPU dispersion with a core-shell structure could be generated by mixing, neutralizing, and emulsifying of the prepolymer A and the prepolymer B. The results indicated that the generation of WPU dispersions through this technique exhibited a milky appearance while the pH values range from 5.30 to 5.60. The optimal combination of prepolymer A and prepolymer B (at a ratio of 5:5) resulted in a dispersion with the highest solid content (50.4%), lowest viscosity (69 mPa·s), and narrowest particle size distribution. As the proportion of prepolymer A to prepolymer B decreases, the tensile strength of WPU film reduces while the elongation at break and glass transition temperature increases. Moreover, initially the contact angle with water was decreased instead of increase. However, modifications in a ratio of prepolymer A and B was not showed any significant impact on the thermal stability performance of the WPU films.     

含有磺酸基/羧基高固含量聚氨酯分散体的合成与表征

以磺酸盐聚醚二元醇(SPPG)作为软段亲水单体,DMPA作为硬段亲水单体,聚己二酸己二醇新戊二醇酯(PHNA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、三乙胺(TEA)、哌嗪为原料,采用丙酮法合成了固含量50%以上软硬段均含亲水的聚氨酯分散体(PUD)。研究表明,PUD的ζ电位处于-52～-72mV之间,具有良好的稳定性。亲水基团含量(HGC)、HDI/IPDI摩尔比的增加使胶粒平均粒径变小,粒径分布变窄,黏度增加;—SO3Na/—COOH摩尔比的减小,使小粒子体积分数在21%～28%,黏度显著减小。透射电镜(TEM)显示,分散体胶粒多为大小不一的球形结构,呈多元分布。DMA显示PUD胶膜具有良好的软硬段相容性和耐寒性。