羟基硅油改性聚氨酯多元醇水分散体的合成与性能

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚多元醇(N220)、羟基硅油和二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料,二乙醇胺(DEA)为封端剂引入羟基,合成了羟基硅油改性聚氨酯多元醇水分散体。采用红外光谱、核磁共振氢谱对聚合物结构进行了表征,同时研究了羟基硅油含量对聚合物乳液的粒径、黏度、稳定性以及胶膜的耐水性、耐油污性、力学性能、热性能的影响。结果表明,随着羟基硅油含量的增加,乳液的粒径和水接触角增大,黏度降低,胶膜的拉伸强度和吸水率下降,断裂伸长率升高。当羟基硅油含量为3%时,胶膜的综合性能最佳,此时其乳液粒径为92.4nm,胶膜的水接触角为93°,拉伸强度为5.5 MPa,断裂伸长率为621%,24h吸水率为7.6%。     

有机氟改性超支化水性聚氨酯的合成与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和二乙醇胺(DEOA)为原料,合成出了超支化聚氨酯核HBPU-0;以IPDI、聚醚多元醇(N220)、DMPA及甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)等原料合成带有双键的线型聚氨酯,然后将线型聚氨酯接枝到HBPU-0上,再与甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)反应,制备了有机氟改性的超支化水性聚氨酯。通过红外光谱和核磁共振对聚合物进行表征,并研究了加入HEMA对乳液粒径、乳液的机械稳定性以及胶膜的力学性能、水接触角、吸水率和热性能的影响。测试结果表明,随着有机氟含量的增加,乳液水接触角和粒径增大,胶膜的拉伸强度升高,断裂伸长率下降,吸水率下降。加入有机氟后,胶膜耐热性有所提高,当有机氟含量为10%时,综合性能最佳,此时乳液粒径为145nm,胶膜的水接触角为93.4°,拉伸强度为11.7MPa,断裂伸长率为360%,48h吸水率为6.12%。     

羟丙基硅油改性超支化水性聚氨酯的合成与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯、聚酯多元醇、羟丙基硅油和二羟甲基丙酸等为主要原料,自制的超支化聚氨酯为交联剂,合成了羟丙基硅油改性的超支化水性聚氨酯。采用红外光谱对聚合物进行了表征,同时研究了加入羟丙基硅油对聚合物乳液粒径、稳定性以及胶膜的水接触角、力学性能、热性能和吸水率的影响。结果表明:随着羟丙基硅油含量的增加,乳液粒径和水接触角增大,胶膜的拉伸强度降低,而断裂伸长率升高,吸水率下降。加入羟丙基硅油后,胶膜耐热性提高,当羟丙基硅油含量为10%时,胶膜的综合性能最佳,此时其乳液粒径为107nm,胶膜的水接触角为92°,拉伸强度为14.68MPa,断裂伸长率为517%,48h吸水率为6.25%。     

高固含量磺酸型水性聚氨酯的制备与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚(1,6-己二醇/新戊二醇-己二酸)(PHNA)、1,4-丁二醇(BDO)、乙二胺基乙磺酸钠(AAS)的水溶液(50%)为主要原料,三乙胺(TEA)为中和剂,利用2种乳化方法和不同的AAS用量制备了一系列的磺酸型水性聚氨酯乳液,并对乳液和胶膜的性能进行了测试。结果表明,与直接法相比,乳液分散法可以得到更高固含量的乳液;当AAS含量为2.2%时,乳液固含量能达到60%以上;乳液的透射电镜图像表明,乳液分散法可以对乳液粒径进行良好的设计与控制;乳液分散法引入了具有更小粒径和更多硬段的粒子,物理交联点增加,胶膜变得更致密;AAS含量为2.2%时,乳液分散法得到的胶膜吸水率为33.71%,拉伸强度为9.90 MPa,断裂伸长率为1262%,与直接法相比,胶膜吸水率降低66.24%,拉伸强度提高0.61 MPa,断裂伸长率降低110%。     

硬段含量对阴/非离子型水性聚氨酯性能影响的研究

以二羟甲基丁酸(DMBA)、聚乙二醇(PEG)为亲水单体,聚氧化丙烯二醇(PPG)为多元醇组分、甲苯二异氰酸酯(TDI)为异氰酸酯组分,采用预聚体法合成了一系列阴/非离子型水性聚氨酯(WPU)。通过万能材料试验机、傅里叶变换红外光谱仪、粒径测试、表面张力测试等分析表征手段研究了硬段含量对阴/非离子型WPU乳液及胶膜性能的影响。结果表明:随着硬段含量的提高,WPU乳液粒径逐渐增加,黏度逐渐下降,表面张力逐渐增大;WPU胶膜的拉伸强度逐渐提高,断裂伸长率逐渐减小。     

高固含量阳离子水性聚氨酯的合成与性能

通过向软段中引入不同阳离子亲水链段十二胺聚氧乙烯醚(PAE),设计合成了一系列高固含量、高稳定性的阳离子水性聚氨酯。通过红外光谱、粒径、拉伸力学、热重分析、吸水率及接触角等测试对乳液及胶膜进行分析。研究发现,在PAE环氧乙烷(EO)数目为10,n(PAE)∶n(POL7112)=1∶9,n(NCO)/n(OH)=1.2时,可合成固含量为51.28%的阳离子水性聚氨酯,体系显良好双峰粒径分布趋势;随着PAE加入量的增加,胶膜的断裂伸长率显著增大,拉伸强度略有小幅下降趋势;热稳定性明显提高;随着PAE分子中EO数目的增加,乳液粒径变小,稳定性增强,胶膜的亲水性显著增强。     

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UVWFPU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tanδmax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52.3nm,固化物的拉伸强度为12.31MPa,断裂伸长率为213%。     

丙烯酸对自交联型水基丙烯酸酯胶粘剂乳液性能的影响

以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(AA)和丙烯酸羟丙酯(HPA)为主要单体,甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)做交联固化剂,用半连续乳液合成法制备自交联反应型丙烯酸酯胶粘剂乳液,并将其应用于聚氯乙烯(PVC)与织物的粘结。通过热失重分析法对改性前后胶膜热稳定性进行了分析,研究了丙烯酸(AA)含量对胶粘剂乳液及其膜性能的影响。结果表明,改性后的丙烯酸酯乳液具有良好的热稳定性。AA的加入,使乳液粒径减小,分布均匀,乳液稳定性较好,呈现假塑性流体性质。随着AA含量的增加,乳液黏度增大,胶膜拉伸强度增大,断裂伸长率减小,耐水性先提高后降低。当AA含量为2%时,乳液平均粒径为97.3 nm,胶膜吸水率从8.34%降至4.2%,力学性能优异,PVC与织物的粘接物的剥离强度从12.3 N/25mm提高到28.0 N/25mm。     

乙二胺对聚醚聚酯混合型水性聚氨酯涂料涂膜性能的影响

为克服单一聚醚或聚酯型聚氨酯的缺点,以聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)为混合软段,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为混合异氰酸酯,加入不同含量的扩链剂乙二胺(EDA),合成了一系列聚醚聚酯混合型水性聚氨酯(WPU)乳液。采用傅里叶红外光谱、粒径和Zeta电位测试、吸水性和表面接触角测试、力学性能以及热失重分析对乳液及WPU膜的结构与性能进行了表征,研究了EDA含量对WPU涂料涂膜性能的影响。结果表明:随着EDA含量的增加,聚氨酯分子氢键化能力增强,WPU乳液黏度和Zeta电位降低,乳液平均粒径增大且粒径分布范围变宽,WPU膜拉伸强度增强而断裂伸长率减小,WPU膜吸水性增加,耐水性下降,热稳定性得到一定程度的提高。     

交联剂对聚硅氧烷/丙烯酸酯乳液性能的影响

采用阳离子开环乳液聚合法制备了含有双键的聚硅氧烷乳液(PSiO)。以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等为主要单体,乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO9TMPTA)为交联剂合成了一系列聚硅氧烷/丙烯酸酯(PSiOA)乳液。采用傅里叶红外光谱和透射电镜表征乳液的结构形态。考察了EO9TMPTA用量对PSiOA乳液的稳定性、粒径、流变行为和对乳胶膜的吸水率、拉伸性能等各项性能的影响。结果表明:随着EO9TMPTA用量的增加,乳液凝聚率、黏度增大,胶膜的热稳定性、耐水性等综合性能得到了较大提高。当m(EO9TMPTA)=3g时,综合性能达到最佳,拉伸强度为5.62MPa,断裂伸长率为653%。     

硬段阻燃改性水性聚氨酯的性能

对二溴新戊二醇(DBNPG)阻燃改性水性聚氨酯的性能进行了研究。对改性后的乳液进行了高温稳定性、低温稳定性、力学稳定性测试,同时用透射电镜表征了聚氨酯在水中的分散状态,用Brookfied黏度计测试其流变性能。对水性聚氨酯胶膜进行了力学性能,吸水率,接触角测试。实验发现,相比未改性的水性聚氨酯,在相同二羟甲基丙酸(DMPA)含量的前提下,DBNPG改性的水性聚氨酯乳液稳定性良好,聚氨酯粒径增加,分布均匀且形状规整,胶膜接触角增大,吸水率显著减小。此外随改性程度的增加,拉伸强度逐渐增大,断裂伸长率逐渐减小。流变性能测试表明两者均为牛顿流体。     

丙烯酸酯乳液及其胶膜的制备和性能表征

采用预乳化半连续自生种子乳液聚合的方法以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和苯乙烯(St)为主链,丙烯酸(AA)为功能单体共聚制备丙烯酸酯乳液。研究了预乳化时的相比、种子乳液的含量、反应保温时间、硬单体St与MMA的比例、功能单体用量以及软硬单体比例等对乳液性能的影响。研究结果表明,预乳化油水比为1.8∶1、种子乳液质量为预乳化液的1/3、m(St)/m(MMA)=1∶5.5、AA占单体总量为3%时能得到稳定性好、粒径较小且分布较窄、胶膜吸水率低的乳液。通过拉伸测试、差示扫描量热、红外光谱及凝胶渗透色谱等方法,本实验发现随着软硬单体配比增加,乳胶膜的拉伸强度和玻璃化转变温度(Tg)逐渐下降,断裂伸长率逐渐提高。最终得到了粒径分布在114 nm~290 nm之间,相对分子质量分布指数为1.679的目标产物。     

纳米SiO2对水性聚氨酯相形态及胶膜性能的影响

将接有氨基的纳米SiO2用于水性聚氨酯(WPU)的改性,制得SiO2/WPU杂合分散体。采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)考察了SiO2用量对胶膜微相分离和结晶性能的影响,研究了WPU相形态与胶膜耐水性、力学性能等的关系。结果表明,随着SiO2用量的增加,有序氢键化程度降低,无序氢键化程度增加,SEM和AFM图中软段和硬段的微相分离显著减弱,胶膜的相对结晶度从59.62%降至23.69%,说明SiO2的引入增加了软硬段的相容性,降低了软段结晶性能。当SiO2质量分数为2%时,拉伸强度为21.05MPa,断裂伸长率为317.43%,吸水率为24.26%,复合材料具有最佳的耐水性和力学性能。     

长链丙烯酸酯共聚物乳液剥离剂的制备及性能

以丙烯酸十八酯为主要单体,环己烷为溶剂,偶氮二异丁腈为引发剂,合成一种长链丙烯酸酯共聚物溶液。并以失水山梨糖醇脂肪酸酯(Span-80)/脂肪醇聚氧乙烯醚为复合乳化剂,将上述共聚物溶液制备成乳液。将聚合物乳液作为剥离剂加入天然乳胶,对比加入前后天然乳胶的表面张力、成膜时间、胶膜力学强度、吸水率及剥离强度等性能。结果表明,加入聚合物乳液作为剥离剂后,天然乳胶的表面张力由46.7mN/m降低到37.2mN/m。在25℃时成膜时间为15h,平均拉伸强度可达4.225 MPa,断裂伸长率为940.120%,吸水率为12.82%,剥离强度降至0.32kN/m。形成的乳胶薄膜在纸张表面可以完全剥离,且不损害纸纤维。     

水性聚氨酯丙烯酸酯乳液的制备及性能

目的制备丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液,研究内交联剂对其性能的影响。方法以聚氨酯为种子乳液,以三羟甲基丙烷单烯丙基醚(TMPME)为扩链剂和内交联剂,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)及丙烯酸酯丁酯(BA)为丙烯酸酯单体,制备丙烯酸酯改性的水性聚氨酯(WPUA),研究TMPME用量对WPUA及其胶膜性能的影响。结果当TMPME质量分数为3%时,乳胶膜的吸水率可降至7%;对乳胶膜进行热处理可进一步提高膜的耐水性;当TMPME质量分数为2%时,乳胶膜的拉伸强度可提高至8.7MPa,断裂伸长率升高至620%,综合性能最佳。结论引入一定量的TMPME,可以提高WPUA中分子的交联度和膜的致密性,从而显著改善乳胶膜的耐水性和力学性能。     

可聚合纳米SiO_2改性光固化水性聚氨酯胶膜性能研究

采用紫外辐照法将具有双键的纳米SiO2接枝于光固化水性聚氨酯(WPUA)上,得到改性纳米SiO2/WPUA胶膜。通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、热重(TG)、胶膜吸水率和力学性能等测试,研究了不同含量改性纳米SiO2胶膜的微观形貌和性能。结果表明,加入改性纳米SiO2使胶膜结晶性降低,热稳定性提高,对胶膜的平整度影响不大。当改性纳米SiO2添加量为5%时,胶膜的吸水率为2.418%,拉伸强度和断裂伸长率达到最大值为10.303 MPa、368.807%,比空白膜分别增大了40.49%和66.30%,复合材料具有最佳的耐水性和力学性能。     

硅溶胶复合阳离子硅橡胶乳液的制备与性能

采用八甲基环四硅氧烷(D4)阳离子乳液开环聚合制备了端羟基聚硅氧烷(PDMS)乳液,加入偶联剂正硅酸乙酯(TEOS)和增强剂硅溶胶(Silica sol)制备了硅溶胶复合硅橡胶乳液,并制膜。通过凝胶渗透色谱和核磁共振分析表征了PDMS相对分子质量及分布,结果表明,PDMS的珚Mn为27000,相对分子质量分布为1.35。研究了TEOS、硅溶胶用量对乳液粒径及分布、复合膜力学性能、交联密度的影响,通过透射电镜、扫描电镜分别对乳液及复合膜微观形貌进行了观察。结果表明,随TEOS、硅溶胶用量增加,乳液粒径增大,粒径分布变宽,复合膜拉伸强度和邵氏硬度逐渐增大,断裂伸长率减小,交联密度增大。当w(TEOS)=2.0%,w(Silica sol)=20%时,硅橡胶乳液综合性能达到最佳。     

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。     

硅-丙共聚物微胶乳的合成及性能表征

通过连续乳液聚合方法合成了平均粒径59.8 nm、粒径分布窄、固含量达42%的硅-丙微胶乳。考察了聚合温度、乳化剂用量、引发剂用量、功能性单体用量对乳液及乳胶膜性能的影响。FT-IR分析表明,丙烯酸酯和有机硅发生共聚;反应温度为80℃~85℃时,得到的乳液的乳胶粒较小,而胶膜的吸水率随温度的升高而降低;乳化剂用量、引发剂用量、功能性单体M AA用量增加,胶膜吸水率增大;乳化剂用量为单体质量的4%、引发剂用量为单体质量的0.375%、M AA用量占单体质量的1%~2%时,乳液粒径最小;适量M AA的加入,可有效抑制反应过程中凝聚物的产生。     

聚乙烯醇/水性聚氨酯共混膜的制备

目的研究水性聚氨酯(WPU)对聚乙烯醇(PVA)的增韧效果。方法将固含量(质量分数)为35%的WPU按一定比例加入固含量为5%的PVA水溶液中,经混合、除泡、浇注、干燥后制成PVA/WPU共混膜。采用傅里叶红外光谱仪,扫描电子显微镜,差示扫描量热仪,动态热机械分析仪等对共混膜进行表征,并测试共混膜的力学性能、水接触角、吸水率。结果随着WPU含量的增加,与纯PVA相比,共混膜的羟基(—OH)的伸缩振动峰向高波数方向移动,结晶度下降,玻璃化转变温度(t_g)下降,拉伸强度降低,断裂伸长率增加,水接触角增大,吸水率降低,可见光透过率下降。结论 WPU的加入有利于提高PVA/WPU共混膜的韧性,在WPU质量分数为20%～30%时,得到了综合性能较佳的共混膜。