纳米硅溶胶改性水性聚氨酯及其阻燃性能

采用超声波分散法制备了一系列纳米硅溶胶/水性聚氨酯无卤阻燃材料(SWPU),并对其分子结构、乳液粒径及稳定性、胶膜吸水率、极限氧指数(LOI)、热性能、力学性能及形貌等进行测定与表征。结果表明,硅溶胶粒子与水性聚氨酯粒子间存在相互作用,改性后的聚氨酯乳液具有良好的分散性和稳定性,聚氨酯的拉伸强度和耐水性提高,热稳定性也提升,热分解速率降低。当聚氨酯胶膜中硅元素含量为3.52%时,极限氧指数由17.0%提高到25.5%,残碳率由2.0%增加到15.0%,聚氨酯的阻燃性能得到较大提高,而聚氨酯的断裂伸长率仅下降14.6%,仍体现出良好的力学性能。     

有机硅改性MDI水性聚氨酯的合成和应用

试验合成了有机硅改性MD I型水性聚氨酯(SWPU)乳液,测试分析了水性聚氨酯的力学性能、耐热性能和耐水性能,考察了有机硅含量对水性聚氨酯结构与性能的影响。结果表明,当有机硅含量为2%时,SWPU乳液稳定性好,胶膜接触角高达94°,吸水率降至5.8%,断裂伸长率达980%,而且拉伸强度有所增强,因此该SWPU具有较好的力学性能、表面性能和耐水性。采用SWPU涂层胶进行涂层整理,可赋予织物较好的耐水压与透湿性能。     

插层型高岭土/水性聚氨酯复合材料的制备与表征

采用二甲基亚砜(DMSO)插层型高岭土原位插层聚合法,制备出插层型高岭土/水性聚氨酯复合材料(KWPU),通过XRD、TEM、SEM、TG等对复合材料的结构和性能进行了表征,结果显示:二甲基亚砜插入高岭土层间,使高岭土的层间距由0.72nm增加到1.11nm;高岭土加入量低于1.6%时,高岭土主要以插层或者剥离形态存在于水性聚氨酯基体中;高于1.6%时,存在较多的原始颗粒和团聚体。与纯聚氨酯相比,复合材料的热稳定性增加,硬段最大热失重增加50℃;当插层型高岭土加入量为1.6%时,复合材料力学性能最优,拉伸强度和断裂伸长率分别增加35%和10%。     

半胱氨酸偶联蛋白改性莱赛尔纤维性能研究

探讨半胱氨酸偶联蛋白改性莱赛尔纤维的制备方法和性能。对改性前后莱赛尔纤维的微观形貌、元素含量、红外光谱、X射线衍射、力学性能及接枝率进行测试及分析。蛋白接技后的莱赛尔纤维在微观形貌上变化明显,平均直径相比洗涤除杂后的莱赛尔纤维增加了8.07%,表面形成了明显的蛋白质膜;元素含量和红外光谱变化表明该制备方法可使蛋白质成功接枝于莱赛尔纤维表面;X射线衍射分析表明改性前后分子内部结构和序态并没有发生明显的变化;改性后的莱赛尔纤维断裂强力与断裂伸长率分别提高了9.21%与4.4%。认为:半胱氨酸偶联蛋白改性方法保证了较高的接枝率,改善了莱赛尔纤维的力学性能。     

环氧树脂改性水性聚氨酯的耐水性能

以聚氧化丙烯二醇2000(PPG2000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)、三羟甲基丙烷(TMP)和环氧树脂E44等为原料,采用预聚体分散法制备环氧树脂改性水性聚氨酯。通过测试乳液稳定性、黏度、红外分析、热重分析、力学性能、耐水性和接触角等,研究了环氧树脂E44对水性聚氨酯性能的影响,并探索了其在棉织物疏水改性方面的应用性能。结果表明:随着环氧树脂E44含量的增加,WPU乳液黏度增大,胶膜热稳定性能提高,拉伸强度增大,断裂伸长率降低,耐水性能提高。经其处理的棉织物疏水性能得到较大的提高。     

半胱氨酸偶联酪蛋白腈纶的制备与研究

开发了一种新型接枝改性腈纶,在提高其吸湿性的同时保留腈纶优异的力学性能,且采用的改性方法绿色环保。具体的改性方法为:以半胱氨酸作为偶联剂,通过共价键的形式将水解后的腈纶与酪蛋白大分子偶联接枝改性。测试了改性前后腈纶的微观形貌、接枝率、回潮率、红外光谱、元素含量及力学性能的变化。结果表明,接枝改性后的腈纶在微观形貌上变化明显,直径增加了26.1%,并有明显的蛋白质膜层存在。改性后,腈纶回潮率提升3倍以上。改性前后腈纶的红外光谱与元素变化表明该方法成功地对腈纶进行表面接枝改性。在力学性能方面,改性后的腈纶不仅弥补了水解过程带来的纤维机械性能的下降,且与改性前的水解腈纶相比,断裂强力与断裂伸长率分别提高了13.53%与21.33%。     

再生高密度聚乙烯/碳纤维复合材料的制备及其性能

为了利用废弃的高密度聚乙烯,通过熔融注塑工艺制备不同表面处理的碳纤维(CF)增强再生高密度聚乙烯(RHDPE)复合材料,并借助扫描电子显微镜、能谱分析仪、差示扫描量热仪、热重分析仪和万能材料试验机对材料表面形貌、表面化学元素、热学性能和拉伸性能等进行表征。结果表明：浓硝酸会在CF表面产生明显的氧化刻蚀,并使CF表面氧元素质量分数较浓硝酸处理前增加225.15%,CF与RHDPE间的界面黏附性能提高;CF的引入对复合材料的结晶温度和熔融温度影响较小,但结晶度提高23.99%,且热稳定性能得到改善;当CF质量分数为30%时,RHDPE/脱胶CF复合材料的拉伸断裂强度较纯RHDPE材料提高了37.61%、拉伸断裂伸长率下降了43.53%,经过浓硝酸、硅烷偶联剂和TiO₂处理的CF增强复合材料的拉伸断裂强度和拉伸断裂伸长率较RHDPE/脱胶CF复合材料均得到了不同程度的提高。     

N,N-二甲基乙酰胺/氯化钙体系对热致液晶聚芳酯纤维结构及性能的影响

为提高热致液晶聚芳酯(TLCP)纤维与基体材料的界面黏结性能,同时保持其优异的热学和力学性能,采用N,N-二甲基乙酰胺/氯化钙(DMAc/CaCl₂)体系对TLCP纤维进行表面改性制备TLCP/聚氨酯复合材料。借助单纤维万能测试仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、同步热分析仪和万能材料试验机等对改性前后的样品进行表征与分析。结果表明:TLCP纤维经DMAc/CaCl₂改性处理后表面条纹增多,平均粗糙度由96.42 nm增至438.60 nm;改性处理后的TLCP/聚氨酯复合材料的界面黏结性能有明显改善,平均剥离强度由0.71 N/mm提高到1.14 N/mm;改性后TLCP纤维分子结构无明显变化,纤维结晶结构不变,结晶度由69.00%降至64.45%;当DMAc体积分数不超过30%时,纤维的力学性能无明显下降。     

氮丙啶/聚氨酯复配乳液膜性能表征及其表面施胶性能

采用氮丙啶对阴离子水性聚氨酯交联改性,制备了氮丙啶改性水性聚氨酯乳液。研究表明:当n(NCO)/n(OH)=1.6,氮丙啶用量为2.5%时,此水性聚氨酯乳液具有优异的表面施胶性能,以质量分数为1%的氮丙啶/聚氨酯复配乳液进行表面施胶时,纸张的耐折度达到125次,湿强度为36.2%,施胶度为67s。通过红外、力学性能及原子力显微镜对聚合物结构及膜性能进行了表征,红外表明氮丙啶与聚脲氨酯链段参加反应生成酯;力学性能显示聚氨酯胶膜的拉伸性能得到提高,断裂伸长率变小;原子力显微镜显示氮丙啶/聚氨酯复配乳液膜表面粗糙度增加,提高了纸张表面的施胶度。     

交联型有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯乳液的合成及其性能

为开发出一种机械性能优良、耐水性较佳的聚氨酯,以聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丁酸、甲基丙烯酸羟乙酯合成双键封端的水性聚氨酯,再与丙烯酸单体、乙烯基三异丙氧基硅烷(A173)、端乙烯基聚二甲基硅氧烷（Vi-PDMS）进行乳液聚合,得到交联型有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯乳液。采用红外光谱、吸水率、机械性能测试等进行表征。结果表明,以A173或Vi-PDMS对PUA进行改性,胶膜机械强度及吸水性能均得到明显改善;A173可显著提高机械强度,但其断裂伸长率下降剧烈,耐水性能提高有限;Vi-PDMS可显著提高耐水性,但过量会降低其机械性能。采用2.5% A173和 3% Vi-PDMS复合改性,胶膜断裂强度和断裂伸长率可达1.65MPa?s、 242%,吸水率降至8.32 %。     

氧化石墨烯/水性聚氨酯共混膜的性能研究

采用改进的Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨(GO),超声剥离得到氧化石墨烯(GOs),借助SEM、TEM、FT-IR、XRD和TG对样品形貌、结构及热稳定性进行了表证,结果表明试验制得了富有含氧基团(C=O、-OH、-COOH、C-O-C等)的具有较好稳定性的氧化石墨烯。通过溶液共混法制得了氧化石墨烯/水性聚氨酯(WPU)共混膜,讨论了GOs的加入量对WPU/GOs复合材料力学性能、热稳定性、导电性、耐水性等的影响,结果表明,随着GOs含量的增加,复合材料的抗拉强度逐渐增大,断裂伸长率逐渐减小;复合材料的热稳定性明显提高,加入质量分数0.2%的GOs的复合材料其热分解温度提高了近30℃;GOs的加入,在一定程度上提高了复合材料的导电性及耐水性。     

蓖麻油改性水性聚氨酯及其性能

为提高水性聚氨酯涂层织物的拒水性,以蓖麻油(CO)改性水性聚氨酯乳液,并用于织物涂层。研究了CO和二羟甲基丙酸(DMPA)用量对乳液及胶膜性能的影响,测定了涂层织物的性能。结果表明:随着CO用量的增加,乳液粒径变大,分布变宽,稳定性变差,外观由半透明变为乳白色;胶膜的水接触角增大,吸水率降低,拉伸强度先升后降,断裂伸长率降低。随着DMPA用量的增加,乳液粒径变小,分布变窄,稳定性变好,外观由乳白色变为半透明;胶膜的接触角降低,吸水率增大,拉伸强度增大,断裂伸长率降低。当蓖麻油用量为7%、DMPA用量为4%时,改性乳液稳定,胶膜耐水性和力学性能好,涂层织物耐静水压高。研究表明:适量CO改性有助于水性聚氨酯涂层织物耐静水压的提高。     

聚顺丁二烯改性聚醚型聚氨酯的制备与性能

为探讨端羟基聚顺丁二烯（HTPB）链节对聚醚型水性聚氨酯应用性能的影响,研究了不同用量的HTPB对水性聚氨酯乳液黏度、粒径及胶膜力学性能和耐水性的影响。结果表明：随着HTPB含量的增加,试样胶膜的拉伸强度和耐水性呈先增加后降低的趋势;当HTPB接入量在7%时,改性水性聚氨酯胶膜的综合性能最佳,拉伸强度为5.0 MPa,断裂伸长率为608%;试样胶膜在水中浸泡72 h后的吸水率为13%;HTPB的用量明显地影响软段相区和软、硬相区的共混性。软段相区的均匀共混能改善胶膜的拉伸强力和耐水性能,而软、硬相区的共混则有助于提高胶膜的耐水性能,但却会降低胶膜的断裂伸长率。     

乙烯基硅烷偶联剂改性水性聚氨酯的制备及性能

通过氧化-还原引发自由基聚合反应,实现了乙烯基三乙氧基硅烷改性水性聚氨酯共聚反应。应用红外光谱测试(FTIR-ATR)表征了共聚产物,根据差示扫描量热测试(DSC)、热失重分析(TG)、X-射线衍射分析(XRD)测试分析了改性前后水性聚氨酯的热性能、结晶性能。实验结果表明,在偶联剂单体加入量为水性聚氨酯质量的2%时,体系交联度可达到12%,明显改善了水性聚氨酯疏水性,其耐水性提高了54%,耐丙酮性提高21%,断裂强度提高23 MPa。     

阴离子与非离子相结合合成高固含量水性聚氨酯—PEG400与DMPA配比对性能的影响

采用聚乙二醇(PEG,Mn=400)与二羟甲基丙酸(DMPA)相结合,合成高固含量水性聚氨酯。探索PEG400与DMPA以不同配比对乳液分散性、稳定性、固含量以及聚氨酯成膜吸水率、热性能、拉伸性能的影响。结果表明:大约3%的PEG400可替代0.8%的DMPA合成稳定的聚氨酯乳液,同时乳液固含量从42%(仅使用DMPA)提高到55%(3%PEG400+1.6%DMPA)。在聚氨酯中植入PEG400使聚氨酯软段玻璃化转变温度、成膜结晶度下降。相对单纯采用DMPA为亲水单体合成水性聚氨酯,PEG400与DMPA相结合,可以使水性聚氨酯耐水性及力学性能显著提高。     

硅改性水性聚氨酯的合成及表面性能

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚多元醇(PPG)和双羟基有机硅多元醇(UC2862)为主要原料,合成了硅改性水性聚氨酯。通过粒径分析仪、红外光谱仪、热重分析仪、接触角分析器以及X射线表面分析仪等,对硅改性水性聚氨酯胶膜的性能进行表征。结果表明:在R值不变情况下,随着聚硅氧烷含量的增加,胶膜表面能逐渐降低至14.79 mJ/m~2,胶膜热稳定性和拉伸强度先增大后减小;XPS数据表明硅元素向胶膜表面进行迁移富集,聚硅氧烷含量为8%时,Si元素迁移程度低于聚硅氧烷为2%时的胶膜。     

三元两亲共聚物作乳化剂制备核壳型改性酪素皮革涂饰剂

采用无皂乳液聚合法同时引入三元两亲共聚物作乳化剂,合成具有核壳结构的聚丙烯酸酯改性酪素皮革涂饰剂,考察了乳化剂的加入方式及其用量对乳液性能(稀释稳定性、耐酸性、耐碱性等)及成膜性能(耐水性、机械力学性能)的影响,并分别通过红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)和动态激光光散射(DLS),对乳液结构、形貌和粒径大小进行表征。结果表明:当三元两亲性共聚物在单体后加入,用量为4%时,制备的皮革涂饰剂性能最优。与未采用三元两亲共聚物做乳化剂制备的乳液相比,采用本方法所制备的乳液成膜耐水性、抗张强度和断裂伸长率均有所提高。FT-IR谱图显示三元两亲共聚物成功接枝到聚合物中,TEM和DLS结果显示所制备的乳胶粒具有明显的核壳结构,粒径约为40～50nm,且分布均匀。     

长梳型水性聚氨酯的合成及其性能研究

以二聚酸聚酯二元醇为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,将甘油单油酸酯(GMO)以扩链剂的形式引入聚氨酯链段中,合成一系列含长脂肪侧链的梳型水性聚氨酯。红外光谱测试表征了水性聚氨酯的结构,并探讨GMO含量对水性聚氨酯黏度、粒径、力学性能、DSC、TG、吸水率的影响。结果表明:引入长脂肪侧链可提高聚氨酯耐水性和热稳定性;随着GMO含量的增加,乳液粒径不断增大,固含量不断减小,黏度先增大后减小,而胶膜拉伸强度和断裂伸长率呈先增大后减小的趋势;当GMO含量为1.0%时,胶膜拉伸强度最大,可达32MPa。     

MDI型水性聚氨酯结构及性能的研究

以4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚醚二元醇和二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料,合成了稳定的水性聚氨酯(WPU)乳液。通过FT-IR分析、粒度分析、拉伸试验、差示扫描量热仪(DSC)分析、热重分析(TGA)和吸水率等测试,对所制备的水性聚氨酯进行了力学性能、耐热性能及耐水性能的研究,考察了不同类型的聚醚二醇、扩链剂和交联剂等对水性聚氨酯性能的影响。结果表明:以MDI、1,4-丁二醇(1,4-BDO)、DMPA(4.0%)等作为硬段和N220作为软段合成的WPU,乳液稳定性好,胶膜吸水率低,断裂伸长率大,手感柔软、不粘且丰满;用PTMEG作为软段制备的WPU的氢键化程度、结晶度和耐热性较好。     

一体化聚氨酯丙烯酸酯的合成及其在光固化数码印花中的应用

为改善光固化数码印花织物的安全性、手感与牢度,设计合成了有机硅氨基改性光敏聚氨酯丙烯酸酯低聚物,并对其流变性能,光聚合性能,以及固化膜物理力学及光学等性能进行测试分析。研究结果表明：该聚氨酯丙烯酸酯兼具低黏、低模量、高柔弹和助引发一体化功能。有机硅氨基改性光敏聚氨酯丙烯酸酯共聚膜因其有机硅链段向膜表面迁移,当有机硅含量为5%时其固化膜力学性能损失小且具有较好的柔顺性和耐水性。以合成的改性聚氨酯丙烯酸酯和丙烯酸羟乙酯复配构建光固化聚合体系,配制光敏剂樟脑醌、着色剂颜料及相关助剂,制备光固化数码喷墨印花墨水,其最终转化率为96%,可见光透过率大于95%,拉伸应力为1.5 MPa,最大断裂伸长率为530%,100%伸长应力低于0.4 MPa。应用光固化数码喷墨印花制备的织物,其摩擦牢度可达4级。