硅烷改性聚氨酯的合成及力学性能的研究

采用异氰酸酯与聚醚二元醇反应合成端异氰酸酯基聚氨酯预聚体(PU),PU再与偶联剂硅烷进行加成反应合成硅烷改性聚氨酯(SPU),用傅里叶变换红外光谱表征了PU和SPU的结构,表征结果显示,硅烷接枝于PU的端基上。通过改变聚醚二元醇的数均相对分子质量、异氰酸酯结构、硅烷结构和官能度对SPU结构进行了设计,并对各种结构的SPU进行了力学性能研究。实验结果表明,当SPU的数均相对分子质量一定、PU中聚醚二元醇的数均相对分子质量增大时,SPU黏度降低,硫化后SPU的拉伸强度降低、断裂伸长率增加和邵氏硬度减小;当SPU的数均相对分子质量增大时,SPU黏度增大,硫化后SPU的拉伸强度降低、断裂伸长率增加和邵氏硬度减小。对比几种不同异氰酸酯制成的SPU,由二苯甲烷二异氰酸酯制成的硫化后SPU的拉伸强度大、断裂伸长率大;对比几种不同硅烷制成的SPU,由官能度高的硅烷制得的硫化后SPU的拉伸强度大、邵氏硬度大。     

水溶性聚氨酯羊毛防缩剂的研制

制备了一种水溶性聚氨酯,其制备过程是:首先按NCO/OH=2(mol)配比合成聚氨酯预聚体,然后在助溶剂存在下,与NaHSO_3水溶液混合,预聚体中NCO端基被NaHSO_3封闭,即成为聚氨酯水溶液.影响NCO基团封闭率的主要因素有:助溶剂种类、NaHSO_3/NCO比、溶液固含量等.将水溶性聚氨酯用于羊毛防缩整理,防缩效果达到IWS机可洗标准.     

正交试验优化磺酸型水性聚氨酯工艺

以聚己内脂二元醇(PCL-1000)、异佛尔酮异氰酸酯(IPDI)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸钠盐(AAS)等原料合成磺酸型水性聚氨酯。以n(NCO)∶n(OH)、DMPA含量、固含量以及AAS含量为主要影响因素,皮革剥离强度为考察标准,并采用L_(16)(4~5)正交试验优选出水性聚氨酯的最佳合成工艺。结果表明,在n(NCO)∶n(OH)=1.2∶1,固含量=55%,w(DMPA)=8%,w(AAS)=6%条件下,合成的水性聚氨酯可以使皮革的剥离强度可达48.9 N/2.5 cm。     

氨基硅氧烷改性水性聚氨酯及其乳胶膜的性能

以异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋喃二醇、二羟甲基丙酸和三羟甲基丙烷(TMP)等为原料合成了内交联的水性聚氨酯预聚体,用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)进行封端改性,乳化后进一步水解缩合交联,得到了高交联度的水性聚氨酯。采用傅里叶变换红外光谱、热重分析和X射线衍射技术对水性聚氨酯的结构进行了表征,并测试了乳胶膜的力学性能和耐介质性。实验结果表明,合成预聚体的较佳条件:n(—NCO):n(—OH)=1.4、—COOH质量分数1.8%(基于水性聚氨酯)、TMP质量分数1.0%(基于水性聚氨酯);当KH550质量分数(基于水性聚氨酯)由0增至10.0%,乳胶膜的拉伸强度由18 MPa增至28 MPa,吸水率由17%降至8%,吸乙醇率由46%降至30%以下。表征结果显示,KH550上的—NH_2与水性聚氨酯的端—NCO发生反应,实现了化学改性;KH550使乳胶膜的耐热性明显提高;随KH550含量的增加,乳胶膜的结晶度下降。     

超支化聚氨酯多元醇的反应动力学

以异佛尔酮二异氰酸酯和三羟甲基丙烷为单体,采用溶液聚合法,在无催化剂的条件下合成了端羟基的超支化聚氨酯多元醇(HBPU),并采用二正丁胺滴定法对反应进行了动力学研究。实验结果表明,HBPU的反应分为预聚反应和聚合反应两步进行。预聚反应最佳反应条件为n(NCO)∶n(OH)=2∶1,反应温度80℃,反应时间60 min;聚合反应的最佳条件为n(NCO)∶n(OH)=1∶3,反应温度80℃,反应时间120 min。HBPU的预聚反应动力学遵循二级反应,反应活化能为71.4 k J/mol,聚合反应动力学遵循三级反应,反应活化能为51.1 k J/mol;聚合反应的活化能比预聚反应的活化能小,说明预聚反应受温度的影响更大,无催化剂的情况下,氨基甲酸酯的自催化效应在HBPU聚合反应中起着重要的作用。     

高固含量磺酸型水性聚氨酯的合成及工艺研究

实验以异佛尔酮二异氰酸酯、聚己二酸丁二醇酯、聚四氢呋喃二醇为原料,以2,2-二羟甲基丙酸(DM-PA)和磺酸盐(HSJ)为亲水扩链剂,以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.考察了异氰酸酯基与羟基摩尔比(R值)、n(聚酯)∶n(聚醚OH)、DMPA、HSJ和外乳化剂用量对乳液性能的影响.结果表明:...     

HPA、EHA对水性聚氨酯压敏胶性能的影响

以甲苯二异氰酸酯(TDI),聚醚二元醇(N220)、二羟甲基丙酸(DMPA)制备了水性聚氨酯,再与丙烯酸酯进行共聚制备共聚乳液压敏胶黏合剂。研究了封端剂丙烯酸羟丙酯(HPA)用量和丙烯酸异辛酯(EHA)用量对压敏胶性能的影响。结果表明,随着封端剂HPA的增加,压敏胶的黏度,剥离强度增加;随着EHA用量增加,压敏胶的黏度减小,剥离强度增加。在全封端剂,EHA用量为水性聚氨酯预聚体固含量100%的条件下,180°剥离强度为0.18N/mm,制得的压敏胶压敏性能较好。     

聚氨酯预聚体合成动力学研究

以多苯基多亚甲基多异氰酸酯和聚丙二醇为原料合成了异氰基封端的聚氨酯预聚体,在60～140℃温度范围内考察了反应温度对聚氨酯预聚体相对分子质量及交联密度的影响,并采用化学分析法和FTIR法研究了反应的动力学。实验结果表明,聚氨酯预聚体的相对分子质量和交联密度随反应温度的升高而增大,温度是交联反应发生的主要控制因素,在60～80℃范围内氨酯化反应的反应级数接近2级,反应活化能为23.58 kJ/mol;在100～140℃温度范围内,温度越高,固化反应程度越高,固化反应动力学符合n级模型,反应级数为1.41～1.62,反应活化能为53.81 kJ/mol。     

液体封窜剂的制备与性能评价

针对塔河油田固井水泥环的窜漏治理问题,用甲醛与苯酚合成了酚醛预聚体,将其与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺二元共聚物(AM-AMPS)混合制得液体封窜剂。通过红外光谱仪和质谱仪对酚醛预聚体的结构进行了表征,研究了AM-AMPS与酚醛预聚体加量、温度对封窜剂固化的影响,评价了封窜剂的稳定性。结果表明,在甲醛与苯酚摩尔比为2.8∶1、体系pH值为8数10时,合成的酚醛预聚体为2数3聚合度的甲阶酚醛树脂,其中羟甲基甲醛含量为36.1%、游离甲醛含量为0.03%。适量的聚合物AM-AMPS可增加酚醛预聚体与套管壁的胶结能力,提高封窜剂的突破压力梯度。封窜剂(0.5%AM-AMPS+40%酚醛预聚体)在140℃下以固化反应为主体反应,固化后的突破压力梯度为150.6 MPa/m,固化时间为37 min。封窜剂固化后的强度随酚醛预聚体加量的增大而增加,随温度的变化较小。温度是影响封窜剂固化时间的主要因素。封窜剂在高温(90数140℃)、高盐(100数240 g/L)下的稳定性较好,可用于塔河油田封窜堵漏。     

NCO/OH摩尔比对水性聚氨酯性能的影响

采用预聚体法,以聚酯多元醇、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸(DMPA)制备了聚酯型水性聚氨酯乳液,考察了异氰酸酯基(-NCO)与羟基(-OH)摩尔比对乳液的粒径、运动黏度、胶膜吸水性及力学性能的影响,结果表明,随着NCO/OH的增加,聚氨酯乳液的粒径增大,运动黏度及其胶膜的吸水性先增大后减小,胶膜的拉伸强度提高,但其断裂...     

蒙脱土-有机硅复合改性硅烷化聚氨酯密封胶

采用2,4-甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、蒙脱土、有机硅(α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷)和硅烷偶联剂为原料,制备了有机蒙脱土/聚醚多元醇复合物(OMMT/330N)-有机硅复合改性的硅烷化聚氨酯(SPU)密封胶。通过广角X射线衍射、透射电子显微镜和傅里叶变换红外光谱手段表征了蒙脱土在复合材料中的分散情况,表征结果显示,有机蒙脱土以平均层间距不小于4.12nm的宽分布分散在SPU基体中。同时对密封胶的力学性能进行测试,测试结果表明,经OMMT/330N-有机硅复合改性的SPU密封胶具有性能互补效果,当添加质量分数为5%(基于330N)的OMMT和8%的有机硅时,复合改性的SPU密封胶的拉伸强度和断裂伸长率比纯SPU密封胶提高了65.8%和71.6%。     

聚氨酯改性氯丁胶粘剂的研究

研制了用聚氨酯环氧树脂接枝共聚物 (PU/EP)改性的氯丁胶粘剂 (CR)。采用正交实验方法考察了六亚甲基二异氰酸酯 (HDI)与聚己二酸丁二醇酯 (PBA)的摩尔比 (A)。PBA的数均分子量 (B)。扩链剂 1 ,4丁二醇 (1 ,4 BD)用量 (C)。环氧树脂中的 -OH与聚氨酯预聚体中的 -NCO摩尔比 (D)对改性 CR剥离强度的影响。结果表明 ,各因素对改性 CR剥离强度的影响顺序是 :A >B>D>C,优化条件为 A2 B2 C2 D3。     

聚氨酯/聚丙烯酸酯混杂乳液的制备与性能研究

利用核／壳型乳液聚合技术制备了聚氨酯(PU)／聚丙烯酸酯(PA)混杂乳液,并通过动态粘弹谱仪、广角X光衍射仪、激光粒度仪等分析手段对其进行研究,探讨了不同共混方式、不同组成、不同NCO与OH摩尔比对其性能、形态结构以及两相相容性的影响。结果表明,由于两种聚合物之间的协同效应使得PU/PA混杂乳液的耐水性和机械性能比其对应的物理机械共混物有显著提高。当PA质量分数小于50％时,两相相容性良好。PU／PA混杂乳液中PA含量以及NCO与OH摩尔比将影响混杂乳液的粒径。当PA质量分数小于33％时,乳液的平均粒径几乎与作为种子的PU乳液粒径相同,但进一步增加PA含量,粒径急剧增大。同时,随着NCO与OH摩尔比的增加,其乳胶粒子尺寸增大。     

植物油与杂醇合成硬质聚氨酯泡沫用的聚醚多元醇

以植物环氧大豆油(ESBO)、玉米芯生产木糖醇所产生的副产物杂醇和甘油作为复合型起始剂,KOH为催化剂,加聚环氧丙烷(PO),合成了硬质聚氨酯(PU)泡沫用的聚醚多元醇(PPG);考察了聚合温度、水含量、KOH用量、ESBO用量、杂醇用量、甘油用量和PO用量对PPG性能及PU泡沫性能的影响。PPG的最佳合成条件为:聚合温度115℃,加入PO前反应体系中w(水)=0.17%;加入PO后,w(KOH)=0.3%,w(ESBO)=21.9%,w(杂醇)=18.2%,w(甘油)=4.5%,w(PO)=55.0%。在上述实验条件下合成的PPG的羟值为(420±20)mg/g,官能度不小于4.4,数均相对分子质量为560～620,能满足PPG应用市场的要求。     

Synthesis and characterization of polyurethane coatings based on soybean oil–polyester polyols

Soybean oil was esterified by glycerol (1:3) molar ratio to produce monoglycerides, and then reacted with phthalic anhydride at ratios 20%, 40% and 60% to produce polyester polyols denoted by PES20, PES40 and PES60. They were investigated by IR spectra and solubility in methanol. Diphenylmethane diisocyanate was reacted with these polyols at NCO/OH ratios 1.2, 1.4, 1.6 using toluene as a solvent to produce polyester–polyurethane coatings, which were characterized by IR spectra. The prepared coatings were characterized by flexibility, pencil hardness, impact resistance and chemical resistance. Good properties of the prepared coatings increase in the direction of increasing hard segments in the sample.     

含磺酸根和羧酸根的高固含率聚氨酯分散体稳定性的研究

以聚醚多元醇为软段、甲苯二异氰酸酯为硬段、1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPS)和2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为复合亲水扩链剂,合成了聚氨酯(PU)分散体;采用FTIR方法对PU分散体的结构进行了表征;考察了PU分散体的pH稳定性、耐电解质性能、耐高温性、抗冻融性及储存稳定性。实验结果表明,PU分散体的耐电解质性能随反应体系中m(DHPS)∶m(DMPA)的增大而下降;当反应体系中0.4≤m(DHPS)∶m(DMPA)≤0.6时,合成的PU分散体的固含率大于70%(w),PU分散体在pH=5～10的条件下能稳定存在,80℃时稳定性好,室温下放置6个月以上无明显的分层,经4次冻结-融化后产生凝胶。PU分散体具有较好的pH稳定性、耐高温性、抗冻融性及储存稳定性。     

Simple preparation method of asphalt polyurethane foam for various insulating purposes

In this study, Asphalt PUF (asphalt polyurethane foam) was simply prepared from the point of view of industry by in-situ polymerization of a polyoxyalkylene polyol (caster oil) and an organic isocyanate 4,4′diphenyl methane diisocyanate (MDI) into asphalt emulsion media at different NCO/OH index starting from (0.8 to 1.6). The chemical reaction is confirmed by FTIR. Surface morphology is scanned with SEM. Some of selected physical tests were performed for different insulating purposes; such as sound absorption, vibration damping, thermal conductivity, thermal cycling and water absorptivity%. The results approved that the prepared foams have an excellent sound and vibration damping properties. Furthermore, they can easily fit the uneven surface because of their good shape retention. Hence, it seems to be suitable especially for engine compartment as sound and vibration insulator. In addition, the water resistance properties of these foams are important for applications requiring long-term exposure to water, such as sealant, coating and membranes for landfills, tanks and pipes.