硅溶胶改性零VOC型水性聚氨酯-丙烯酸酯的制备及其力学性能研究

以聚已内酯二元醇(PCL)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要单体,合成了满足烟包行业要求的零VOC、无三乙胺的耐高温型水性聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)乳液,与硅溶胶按比例混合,制备成水性聚氨酯丙烯酸酯/硅溶胶(SWPUA)复合乳液,利用纳米粒度分析仪、ATR-FTIR、TEM、TG对复合乳液及涂膜进行性能测试,探讨了硅溶胶的添加量对复合乳液(SWPUA)涂膜性能的影响,结果表明,硅溶胶的添加使乳液粒径增大,添加量15%时,胶膜热稳定性最佳,比WPUA胶膜提升14. 2℃,Tmax值从434. 3℃提升到453. 5℃,断裂伸长率下降40. 3%,拉伸强度增加66 MPa。     

硅溶胶改性零VOC型水性聚氨酯-丙烯酸酯的制备及其力学性能研究

以聚已内酯二元醇(PCL)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要单体,合成了满足烟包行业要求的零VOC、无三乙胺的耐高温型水性聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)乳液,与硅溶胶按比例混合,制备成水性聚氨酯丙烯酸酯/硅溶胶(SWPUA)复合乳液,利用纳米粒度分析仪、ATR-FTIR、TEM、TG对复合乳液及涂膜进行性能测试,探讨了硅溶胶的添加量对复合乳液(SWPUA)涂膜性能的影响,结果表明,硅溶胶的添加使乳液粒径增大,添加量15%时,胶膜热稳定性最佳,比WPUA胶膜提升14. 2℃,Tmax值从434. 3℃提升到453. 5℃,断裂伸长率下降40. 3%,拉伸强度增加66 MPa。     

丙烯酸酯有机硅复合改性水性聚氨酯的合成

以聚四氢呋喃二元醇（PTMG）和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为基本原料,在R值为2.5、DM-PA质量分数为6%、PU/PA质量比为8∶2的基础上,通过进一步变化羟基硅油PDMS的质量分数来研究有机硅改性对水性聚氨酯性能的影响,从而合成出丙烯酸酯有机硅复合改性的水性聚氨酯。探讨了不同质量分数的有机硅对乳液及涂膜性能的影响。结果表明,有机硅质量分数为10%或者13%时,得到的丙烯酸酯有机硅复合改性的水性聚氨酯综合性能较佳。     

氨基树脂改性水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的制备及性能

通过甲基丙烯酸甲酯(MMA)与聚氨酯(PU)种子乳液共聚合成了水性聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)复合乳液,然后用氨基树脂(HMMM)对其进行交联,并对HMMM改性的PUA复合乳液的性能进行了表征.结果表明,制备稳定的PUA复合乳液适宜的MMA质量分数约为20%,PUA复合乳液涂膜的玻璃化转变温度随HMMM用量的增加而升高,于120 ℃固化30 min的乳液涂膜比室温固化的涂膜表面更加光滑.     

硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的结构和性能研究

采用普通乳液聚合的方法,制备了硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液.通过透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和动态激光散射仪(DLS)等对复合乳液中乳胶粒子的结构进行表征,并对复合乳液的涂膜性能进行研究.结果表明,所制备的复合乳液粒子具有核-壳结构,其中核是纳米级的SiO2粒子,壳是聚丙烯酸酯.性能测试结果表明,核-壳结构的存在使得复合乳液的涂膜在硬度、附着力和化学稳定性等方面均优于纯丙乳液及硅溶胶/聚丙烯酸酯的共混乳液.     

水性聚氨酯/SiO2纳米杂化物改性水性聚氨酯涂膜性能研究

采用溶胶-凝胶法制备出水性聚氨酯(WPU)/SiO2纳米杂化物(WPUS),将WPUS和水性聚氨酯乳液复配制得复合涂膜。通过纳米粒度仪测定了WPUS及不同WPUS含量复合乳液的粒径及其分布;通过原子力显微镜(AFM)、紫外-可见光分光光度计、拉伸实验机、视频高速接触角测量仪和吸水率测试等研究了不同WPUS含量复合涂膜的微观形貌和性能。结果表明:随WPUS含量增大,复合乳液的平均粒径和多分散指数(PDI)逐渐增大,但都保持在100 nm以内;随着WPUS含量从2%增大到10%,涂膜的表面粗糙度增大、SiO2分布变得不均匀,拉伸强度、断裂伸长率都表现出先增大后减小的趋势,在WPUS含量为4%～6%时具有最佳的力学性能;加入WPUS后,复合膜的耐水性提高、透光率减小,但透光率都保持在90%以上,其中700 nm处透光率表现出先减小后增大的趋势。     

硅溶胶改性水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液的性能研究

采用异氰酸酯基团封端的聚氨酯预聚体与硅溶胶混合的方法,制备出了水性聚氨酯丙烯酸酯 /硅溶胶纳米复合乳液,探究了分散在聚氨酯预聚体中的硅溶胶颗粒的粒径和复合漆膜中硅溶胶的含量对漆膜性能的影响。研究发现,分散在聚氨酯预聚体中的 19 nm小粒径硅溶胶颗粒容易团聚,漆膜性能较差;相比之下, 91 nm的硅溶胶无机粒子在乳液中具有良好的分散稳定性。复合漆膜中硅溶胶的含量对漆膜的吸水率和力学性能有明显影响,但对漆膜硬度、附着力和光泽的影响较小。结果表明,硅溶胶粒子粒径为 91 nm,加入量为复合乳液质量的 30%时漆膜性能最佳,吸水率为2. 67%,铅笔硬度为 3H,拉伸强度为 5. 77 MPa,断裂伸长率为 564. 58%,硅溶胶与树脂基质相容性最好。并且与未改性的聚氨酯丙烯酸酯漆膜相比,复合漆膜的耐水性和热稳定性显著提高。     

改性硅溶胶 /聚丙烯酸酯复合乳液的制备及性能研究

为了提高无机纳米粒子在有机聚合物中的相容性,以及无机 -有机复合材料的贮存稳定性,用硅溶胶和双丙酮丙烯酰胺（ DAAM）制备出改性硅溶胶,然后以改性硅溶胶为核,以甲基丙烯酸甲酯（ MMA）、α-甲基丙烯酸（ MAA）和丙烯酸丁酯（ BA）为原料,通过半间歇乳液聚合法制备出了核壳结构的改性硅溶胶 /聚丙烯酸酯复合乳液（ DAAM-SiO2/WPA）,并研究了硅溶胶对聚丙烯酸酯复合乳液和涂膜性能的增强作用。结果表明：用质量分数 3%的双丙酮丙烯酰胺（ DAAM）改性硅溶胶,制备的复合乳液的综合性能增强,水接触角为 77. 17°,吸水率为 11. 27%,拉伸强度为 7. 22 MPa,断裂伸长率为 431. 49%。TEM测试表明复合乳液具有核壳结构。相比较纯丙烯酸酯（ WPA）涂膜,复合乳液涂膜的耐水性、热稳定性和力学性能都有显著提高。并且与聚丙烯酸酯乳液和硅溶胶的直接物理混合溶液（ SiO2/WPA）相比,改性硅溶胶 /聚丙烯酸酯复合乳液的室温贮存稳定性超过 12个月,无机相和有机相的相容性好。     

萜烯树脂乳液对聚氨酯乳液性能的影响

分别采用预聚法和直接乳化法制备了水性聚氨酯乳液和萜烯树脂乳液,讨论了萜烯树脂乳液的用量对聚氨酯乳液及胶膜性能的影响。结果表明,当加入萜烯树脂乳液质量分数为25%时,聚氨酯乳液的粘度和胶膜的拉伸强度均达到最大值,分别为20.1mPa.s和15.70MPa,胶膜伸长率达到377%,其用量再增大时,伸长率增加不明显;胶膜剥离强度在萜烯树脂乳液质量分数为30%时达到最大值9.87N/cm;当萜烯树脂在质量分数低于20%时,胶膜吸水率变化较小,超过20%后胶膜吸水率增大。     

国内期刊荟萃

水性聚氨酯-SiO2/TiO2复合涂料的制备与研究魏阳等.聚氨酯工业,2004,19(6):17采用溶胶-凝胶法制备了SiO2/TiO2纳米复合微粒,将其分散在聚醚型水性聚氨酯中,制备了新型水性聚氨酯-SiO2/TiO2复合涂料。经FTIR和TEM测试表明,纳米TiO2颗粒表面成功地包覆上SiO2。在聚氨酯乳液中复合微粒粒径为60nm左右;分光光度法测试表明TiO2质量分数为20%的复合微粒在聚氨酯水乳液中具有良好的分散性能;而加入质量分数为1%的十二烷基磺酸钠后,对SiO2/TiO2纳米粉末的分散性能改善最大;力学性能测试表明加入SiO2/TiO2纳米复合微粒质量分数为0.6%时…     

新型磺酸盐水性聚氨酯乳液的合成及其性能研究

以聚己二酸乙二醇酯二元醇、甲苯二异氰酸酯、乙二胺基己磺酸钠(N60)等为主要原料,制备了一系列不同N60用量的磺酸盐型水性聚氨酯(WPU)乳液。研究了N60用量对WPU乳液及其胶膜性能的影响,并通过FT-IR、TEM、TGA等方法进行表征。结果表明,磺酸盐型WPU乳液的贮存、冻融、高温稳定性均较好。随N60用量的增加,磺酸盐型WPU乳液粒径先减小后增大,粒径分布变窄,胶膜的拉伸强度、吸水率呈上升趋势、断裂伸长率下降。TEM图显示微粒分散性好,呈球形;相对于羧酸型WPU,磺酸盐型WPU胶膜的拉伸强度提高,热稳定性更好。     

聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液的原位合成与表征

采用原位合成法制备了聚氨酯-聚丙烯酸酯（PUA）复合乳液,通过FTIR,TEM,激光力度分析仪及耐水性分析讨论了R（n（NCO）：n（OH））,亲水性扩链剂含量、稀释剂用量以及乳化剂含量对PUA复合乳液及涂膜性能的影响。研究结果表明。R太大或太小都会导致乳液外观和稳定性变差,粒径增大,吸水率提高;DMPA含量增加有利于乳液稳定性提高,粒径也会减小。但是对涂膜的吸水性增加;稀释剂的加入可以改善乳液分散性,提高乳液稳定性;而乳化剂用量增加时,复合乳液粒径减小,粒径分布变窄,耐水性变差。     

高硅含量有机无机杂化乳液的制备和溶胶-凝胶驱使成膜

A novel polymer/SiO2 hybrid emulsion (PAES) was prepared by directly mixing colloidal silica with polyacrylate emulsion (PAE) modified by a saline coupling agent. The sol-gel-derived thin films were obtained by addition of co-solvents into the PAES. The effects of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (KH-570) content and co-solvent on the properties of PAES films were investigated. Dynamic laser scattering (DLS) data indicate that the average diameter of PAES (96 nm) is slightly larger than that of PAE (89 nm). Transmission electron microscopy (TEM) photo discloses that colloidal silica particles are dispersed uniformly around polyacrylate particles and some of the colloidal silica particles are adsorbed on the surface of PAE particles. The crosslinking degree data and Fourier transform infrared (FT-IR) spectra confirm that the chemical structure of the PAES is changed to form Si-O-Si-polymer crosslinking networks during the film formation. Atomic force microscope (AFM) photos show the solvent induced sol-gel process of colloidal silica and the Si-based polymer distribution on the film surface of the dried PAES. Thermogravimetric analysis (TGA) curves demonstrate that the PAES films display much better thermal stability than PAE.     

乙烯基三乙氧基硅烷/丙烯酸酯共聚乳液的研究

以聚丙烯酸丁酯为种子乳液，将乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）与丙烯酸酯进行乳液共聚，制成了聚合稳定性良好，性能稳定的有机硅／丙烯酸酯共聚乳液，详细讨论了VTES用量对聚合过程稳定性和乳液粒径大小及分布的影响，采用动态光散射法跟踪了聚合过程的粒径大小及分布，采用TEM表征了粒子形态；同时研究了乳液的粘度及乳胶膜的耐水性能，结果表明：乳胶粒的平均粒径随聚合时间的延长逐渐增大，乳胶粒呈球形，具有核壳结构，随着VTES用量的增加，乳液聚合的稳定性变差，乳胶粒的平均粒均增大，乳液的粘度增加，乳胶膜的吸水率减小。     

反应型乳化剂对苯丙微皂乳液聚合及性能的影响

采用不同结构类型的反应型乳化剂应用于苯丙微皂乳液的聚合,讨论了聚合方式、乳化剂的结构类型和用量等对乳液聚合及性能的影响。借助DSC、粒径分布仪、FT-IR、拉力机、TEM等仪器及分析技术对制得的苯丙乳液的性能进行表征分析,发现通过半连续核壳乳液聚合方式,采用合适的反应型乳化剂复配体系,可以制备出综合性能优异,粒径小于100 nm的苯丙微皂乳液。     

羧基含量对UV固化PUA/EA核壳复合乳液性能的影响

以自制的亲水性聚氨酯丙烯酸酯(PUA)预聚体为高分子乳化剂,与自制的环氧丙烯酸酯(EA)树脂充分混合后,采用相反转乳化法制备了可UV固化的具有不规则核壳结构的PUA/EA复合乳液。利用傅里叶变换红外光谱对水性PUA合成过程以及复合乳液UV固化前后进行了表征,表明合成得到了目标产物且UV固化良好。透射电镜(TEM)测试表明,复合乳液呈不规则的核壳结构,且EA含量不同时核壳结构也不同。重点讨论了羧基含量对乳液相反转过程、PUA预聚体的乳化能力、复合乳液以及固化后涂膜性能的影响,结果表明,相反转过程中体系黏度与电导率有类似的变化趋势,最大值均随羧基含量的增加而增加,且出现得越来越晚;PUA预聚体的乳化能力随羧基含量的增加而增加,但超过2.3%后变化不再明显;此外,随羧基含量的增加,乳液的平均粒径变小、外观越来越透明、黏度变大、贮存稳定性变好,而相似文献   

Preparation and characteristics of a waterborne preventive stain coating material with organic-inorganic composites

With the goal of developing a waterborne coating material that prevents staining, organic-inorganic composites prepared from colloidal silica and two types of acrylic resin emulsions were investigated as exterior coatings. conventional acrylic resin emulsion and organic silane hybridized acrylic resin emulsion prepared by emulsion polymerization were mixed with colloidal silica to form organic-inorganic comiposite films. The addition of colloidal silica to emulsions yielded films with higher hydrophilicities, as indicated by lower water contact angles for these films in comparison to films without colloidal silica. The water contact angles of organic silane hybridized acrylic resin emulsion/colloidal silica films were lower than those of acrylic resin emulsion/colloidal silica films. Composite films containing colloidal silica particles smaller than 100 nm in diameter showed high hydrophilicities. Observations of the dispersed state of colloidal silicaparticles in organic-inorganic composite films by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) demonstrated that colloidal silica particles were densely aggregated on the film surface. Outdoor exposure tests of the coating materials prepared from organic silane hybridized acrylic resin and colloidal silica particles with diameters of 7.5 nm showed excellent stain resistance.     

有机硅/丙烯酸酯乳液的粒径与分散行为研究

采用半连续乳液聚合法合成了以丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯为成核单体,丙烯酸丁酯(MAA)、甲基丙烯酸甲酯(BA)、丙烯酸(AA)和γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为成壳单体的核壳结构乳液。采用马尔文纳米粒度仪等研究了乳液的粒径及其分布与引发剂和乳化剂用量之间的关系,粒径对乳液稳定性的影响以及乳液粒径与温度的关系,通过透射电镜对乳液微粒形态进行了分析。结果表明,乳液的粒径随着引发剂和乳化剂用量的增加而减小,乳液粒径在30～60℃时较为稳定,当引发剂过硫酸铵质量分数为0.55%,乳化剂十二烷基苯磺酸钠质量分数为2%时,制得的乳液粒径在120 nm左右,具有明显的核壳结构和较好的稳定性。     

Fabrication and properties of chemically bonded polysilsesquioxane‐polyacrylate/silica hybrid latex films with high silicon content

Polysilsesquioxane‐polyacrylate/silica hybrid latexes (PSQ‐PAS) with high silicon content were prepared by directly mixing colloidal silica with polysilsesquioxane‐polyacrylate emulsion (PSQ‐PA), which was prepared through seeded emulsion polymerization using polymethacryloxypropylsilsesquioxanes as the core and polyacrylate (PA) as the shell respectively. The chemically bonded PSQ‐PAS thin films were obtained via sol‐gel process after addition of hydrophilic cosolvent to PSQ‐PAS emulsion and subsequent drying at room temperature. The effects of silica/PSQ‐PA ratio (w/w) on the film properties of hardness, optical property and thermal stability were investigated. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM) were used to characterize the chemical composition and morphology of the resultant hybrid particles. DLS and TEM results indicated that both PSQ and PSQ‐PA particles had narrow size distribution and their average diameters were about 200 and 350 nm, respectively. Pendulum durometer, UV–vis spectroscopy, and thermogravimetric analysis (TGA) were used to characterize the hardness, optical property and thermal stability of PSQ‐PAS latex films. The results showed that the PSQ‐PAS films hardness increased with the increasing ratio of silica/PSQ‐PA, whereas the transmittance decreased slightly. TGA curves demonstrated PSQ‐PAS films displayed excellent thermal stability, and the residual silicon weight exceeded 30%. POLYM. COMPOS., 36:389–396, 2015. © 2014 Society of Plastics Engineers     

蓖麻油聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的合成

采用甲基丙烯酸甲酯（MMA）与蓖麻油水性聚氨酯乳液共聚反应制备聚氨酯丙烯酸酯（PUA）复合乳液,研究了蓖麻油水性聚氨酯性能、MMA添加量、引发剂种类和聚合温度对PUA复合乳液及涂膜性能的影响,并应用傅里叶红外光谱（FTIR）测定反应产物的结构.研究发现,用外观半透明或微透明的PU-M分散液制备的PUA乳液及涂膜性能优良.油溶性引发剂（AIBN）比水溶性引发剂（K₂S₂O₈）更适合本体系的乳液聚合.随着MMA含量增大,PUA复合乳液胶粒粒径增大,黏度减小,涂膜光泽度下降,机械性能变好,耐水性增加.合适的MMA含量为体系总固含量的20%～30%.提出了PUA复合乳液胶粒形成及粒径长大机理.