热活化型水性聚氨酯胶粘剂的合成及应用

以混合型二异氰酸酯[HDI(六亚甲基二异氰酸酯)/TDI(甲苯二异氰酸酯)]、结晶性聚酯二元醇和水溶性磺酸盐扩链剂(A-50)等为基本原料,合成了一种PVC(聚氯乙烯)合成革用热活化型WPU(水性聚氨酯)胶粘剂,并着重探讨了软硬段结构、DMPA(二羟甲基丙酸)和胺类扩链剂对该胶粘剂性能的影响。研究结果表明:当n(TDI)∶n(HDI)=30∶70、n(—NCO)∶n(—OH)=1.4∶1、w(DMPA)=5%(相对于WPU质量而言)和A-50扩链度为40%时,WPU胶粘剂具有优异的剥离强度(37 N/25 mm)、较低的热活化温度(55℃),并且其胶膜表现出良好的耐水性(吸水率为11.0%)和耐热性(110℃),而且在140℃时可快速熔融变黏,冷却降温后的性能也较稳定。     

纳米SiO_2改性水性聚氨酯胶粘剂的制备及性能

以PBA(聚酯二元醇)、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)、DMPA(2,2-二羟甲基丙酸)和BDO(1,4-丁二醇)为原料,DBTDL(二月桂酸二丁基锡)为催化剂,TEA(三乙胺)为中和剂,乙二胺为扩链剂,水为介质,采用共混法和原位聚合法合成了纳米SiO_2(纳米二氧化硅)改性WPU(水性聚氨酯)胶粘剂。研究结果表明:纳米SiO_2能有效提高WPU胶膜的热稳定性,并且采用原位聚合法制得的纳米SiO_2改性WPU胶粘剂之性能优于共混法;当w(纳米SiO_2)=2.0%、w(DMPA)=4.7%(均相对于预聚体质量而言)和R=n(—NCO)/n(—OH)=3.0时,采用原位聚合法制得的纳米SiO_2改性WPU胶粘剂的综合性能相对最佳。     

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鞋用胶的制备与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己内酯二醇(PCL)和二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,三乙胺(TEA)为中和剂,乙二胺(EDA)为扩链剂,采用以水为基的混合介质合成了油包水(W/O)型的高固含量(为60%)WPU(水性聚氨酯)鞋用胶。研究结果表明:当w(DMPA)=5%(相对于预聚体质量而言)、中和度为90%和R=n(—NCO)∶n(—OH)=1.6∶1时,所得WPU鞋用胶的综合性能相对较好,其稳定性优、黏度适中、初粘力≥0.85 k N/m、终粘力为5.94 k N/m或被粘基材的剥离破坏,完全满足制鞋工艺对初粘力的基本要求以及鞋类产品对终粘力的基本要求。     

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。     

高固含量聚醚型水性聚氨酯的合成与影响因素

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和六次甲基二异氰酸酯(HDI)为硬段、聚醚(N-220)为软段,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性物质、乙二胺为后扩链剂和三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂等,合成了高固含量的聚醚型水性聚氨酯(WPU)乳液。采用衰减全反射红外光谱(ATR)对其结构进行了表征,并探讨了溶剂(丙酮)和DMPA含量、反应过程中预聚体的黏稠度、扩链剂的加料顺序和扩链时间等因素对WPU乳液固含量的影响。实验结果表明,在保持其他条件不变的情况下,即n(-NCO)∶n(-OH)=1.2∶1、m(HDI)∶m(IPDI)=2∶1和n(TMP中-OH)∶n(聚醚中-OH)=1∶4、w(DMPA)=1.5%(相对于树脂而言)且w(丙酮)=50.4%～75.5%(相对于树脂而言)时,在预聚反应过程中,若体系较稀(即黏度较低),在乳化时先加入乙二胺,待反应4～7min后再加入水,如此易制得稳定的高固含量(40%～46%)聚醚型WPU乳液。     

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。     

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。     

羧酸型水性聚氨酯分散液的制备与性能研究

以聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA3000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,合成了羧酸型水性聚氨酯(WPU)。结果表明:一步法和两步法制成的WPU分散液及其胶膜特性相近,但一步法制备工艺更加简单;随着DMPA含量不断增加,预聚过程中体系黏度和分散液电导率上升,WPU胶膜的拉伸强度、硬度和吸水率增大,断裂伸长率和分散液粒径(100 nm)减小;当n(PBA)∶n(DMPA)=2∶3时,R值越大,预聚过程中体系黏度越低,WPU胶膜的拉伸强度和硬度越大,而断裂伸长率和吸水率越小;当w(-COOH)=1.09%～2.37%时,WPU分散液的稳定性较好。     

油墨用水性聚氨酯乳液的制备及性能研究

以聚醚二元醇、甲苯二异氰酸酯(TDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,制备了聚醚型芳香族水性聚氨酯(WPU)乳液,研究了R值[n(-NCO)∶n(-OH)]、DMPA用量、中和度和温度等对乳液外观、黏度、吸水率和稳定性等影响。结果表明:当R=2.0～2 5、w(DMPA)=5%、预聚温度为80℃和中和温度为40℃时,WPU乳液符合印刷油墨的使用要求。     

水性聚氨酯压敏胶的合成及其性能表征

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚多元醇(N220、N210)、二羟甲基丙酸(DMPA)和三羟甲基丙烷(TMP)为主要原料制得了环保交联型水性聚氨酯(WPU)压敏胶,讨论了n(-NCO)/n(-OH)比值、交联剂用量以及聚醚相对分子质量大小对该压敏胶性能的影响。研究结果表明,由N220合成的WPU压敏胶的初粘力优于由N210合成的WPU压敏胶;随着n(-NCO)/n(聚醚中-OH)比值的减小,压敏胶的初粘力提高,持粘力呈先降后增再降的趋势;适度的交联可以提高压敏胶的粘接强度;当n(-NCO)∶n(聚醚中-OH)为2.5∶1、n(TMP中-OH)∶n(聚醚中-OH)为1∶3.0时,压敏胶的综合性能优异,初粘力达到13号钢球,持粘力达到23.1h,180°剥离强度达到20.14N/(20mm)。     

蓖麻油/硅烷双重改性水性聚氨酯黏合剂

以聚醚二元醇(N220和N240)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,三羟甲基丙烷(TMP)、蓖麻油(CO)和有机硅烷(KH-550)为交联剂,合成了CO/KH-550双重改性WPU(水性聚氨酯)黏合剂。探讨了m(N220)∶m(N240)比例、CO和KH-550用量对WPU黏合剂及其涂料印花织物性能的影响。结果表明:当R=n(-NCO)/n(-OH)=1.4、w(CO)=5%、m(N220)∶m(N240)=2∶1和w(KH-550)=4%时,CO/KH-550双重改性WPU黏合剂的耐水性较好,其涂料印花织物的摩擦牢度及皂洗牢度均明显高于未改性WPU,并且织物手感较柔软。     

透明聚酯型水性聚氨酯的制备与性能研究

聚酯型WPU(水性聚氨酯)具有较高的力学强度和粘接强度,但是其较高的结晶性会导致胶膜透明性较差。以聚丙二醇(PPG)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2,2′-二羟甲基丙酸(DMPA)和1,4-丁二醇(BDO)等为原料,制备PPG改性聚酯型WPU。研究结果表明:PPG改性聚酯型WPU的黏度适中,储存稳定性良好;随着PPG含量的不断增加,WPU胶膜的透明性因结晶受阻程度增大而变好,相应胶粘剂的T型剥离强度和拉伸强度下降,而断裂伸长率升高;当w(PPG)=10%～20%时,相应WPU胶粘剂的透明性、T型剥离强度(≥1.97 N/mm)、拉伸强度(≥14.7 MPa)和断裂伸长率(≥421%)俱佳。     

The influence of the NCO/OH ratio and the 1,6-hexanediol/ dimethylol propionic acid molar ratio on the properties of waterborne polyurethane dispersions based on 1,5-pentamethylene diisocyanate

1,5-Pentamethylene diisocyanate, a novel aliphatic diisocyanate formed from bio-based 1,5-pentamethylenediamine, has been used as a hard segmented material to synthesize polyurethane. In this study, several waterborne polyurethane (WPU) dispersions have been successfully prepared by a prepolymer process from 1,5-pentamethylene diisocyanate poly(polyether) with different NCO/OH ratios and 1,6-hexanediol (HDO)/dimethylol propionic acid (DMPA) molar ratios. The Fourier transfonn infrared (FTIR) spectra, thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, X-ray diffiraction, and a mechanical tensile test were used to investigate the structures, thermal stability, phase separation, crystallinity, mechanical properties, and adhesive performance of the WPU dispersions. The FTIR results indicate that the degree of hydrogen bonding and the numbers of urea groups increase as the NCO/OH ratio and HDO/DMPA molar ratio increase. Furthermore, the phase separation increases and the thermal stability decreases as the NCO/OH ratio increases or the HDO/DMPA molar ratio decreases. Finally, WPU3.0-2.4 (NCO/OH = 3, HDO/DMPA = 2.4) exhibits a maximum tensile strength and shear strength, pointing to its possible use as an adhesive. These results could provide a very valuable reference for industrial applications of WPU.     

硬段含量对水性聚氨酯性能的影响

以聚酯多元醇、二羟甲基丙酸(DMPA)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和1,4-丁二醇(BDO)为主要原料,合成了阴离子型WPU(水性聚氨酯),并着重探讨了聚氨酯(PU)分子链中硬段含量对其性能的影响。结果表明:随着PU分子链中硬段含量的不断增加,硬段的Tg(玻璃化转变温度)上升,但软段的Tg呈先升后降态势,WPU的外观由半透明泛蓝光转变为乳白色不透明(稳定性变差),并且WPU的黏度、耐水性和T型剥离强度均呈先升后降态势;当WPU中w(硬段)=22.79%时,相应WPU的综合性能相对最好,用其胶接聚酰胺(PA)/聚丙烯(PP)复合薄膜的T型剥离强度达到0.488 kN/m。     

水性聚氨酯压敏胶的制备与性能研究

以聚丙二醇(N-220)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料、二羟甲基丙酸(DMPA)和聚乙二醇(PEG)为亲水性物质、三乙胺为中和剂,制备出一种具有压敏特性的水性聚氨酯(WPU)胶粘剂。通过红外光谱(FT-IR)法、粒度分析法等检测手段,研究了DMPA、PEG、中和剂、增黏树脂和交联剂等对WPU的结构和性能的影响。结果表明:亲水性基团含量越少,产物粒径越大,耐水性越好;中和度越低,WPU胶膜的耐水性越好,同时可供交联的羧基含量越多;当中和度为33.3%、w(固化剂)=1.5%时,WPU压敏胶带的内聚强度较大且不脱胶,其吸水率为31.2%,180°剥离强度为2.2N/25mm,可望在保护膜胶带等领域中得到应用。     

卡基材料用水性聚氨酯覆膜胶的合成及应用

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、聚四氢呋喃二醇(PTMG)、二羟甲基丁酸(DMBA)和甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)等为主要原料,合成了卡基材料用阴离子型WPU(水性聚氨酯)覆膜胶。研究结果表明:采用单因素试验法优选出制备WPU覆膜胶的最优配方是初始R=n(-NCO)/n(-OH)=4、m(PPG):m(PTMG):m(PBA)=10:20:70、w(DMBA)=5.5%和w(HEMA)=4.5%(相对于预聚体用原料总质量而言),此时活泼的-NCO基已被封闭,羟基丙烯酸酯已成功引入到WPU大分子链中;与普通WPU覆膜胶相比,由最优配方制成的WPU覆膜胶的固含量(41%)较高、剥离强度较大且稳定性较佳,将其应用于卡基材料中,可得到高剥离强度和高耐湿热老化性能的覆膜色卡。     

聚碳酸酯二醇型水性聚氨酯胶粘剂的研究

采用预聚体分散法制备了一系列聚碳酸酯二醇(PCDL)型水性聚氨酯(WPU)胶粘剂,并借助傅里叶变换红外光谱(FT-IR)法来跟踪预聚体的合成过程,同时还考察了该WPU胶粘剂的粘度、热稳定性和初粘强度等性能。实验结果表明,PCDL的结构和相对分子质量对该WPU胶粘剂的性能影响很大;以PCDLT-6002为原料制备的WPU胶粘剂,其粘度最低(175 mPa.s)、热稳定性最好、软链段玻璃化转变温度(Tg)最低(-33.97℃)、有软段结晶熔融峰且初粘强度最高(81N/25 mm,此时活化温度为70℃)。     

织物整理用IPDI/PPG封端水性聚氨酯胶粘剂的合成

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、聚氧化丙烯二醇(PPG)和甲乙酮肟(EMAO)为主要原料,制备封端WPU(水性聚氨酯)胶粘剂;然后采用红外光谱(FT-IR)法测得了最佳解封端温度,并以此作为焙烘温度设定的依据;最后将该WPU胶粘剂作为织物的整理剂,并对整理织物的性能进行了研究。结果表明:当R=n(-NCO)/n(-OH)=1.6、焙烘温度为150℃时,WPU胶粘剂能显著提高织物的抗皱性能和断裂强力,此时织物的折痕回复角为164.48°,经向、纬向断裂强力分别为458.33、347.67 N。