乙二胺化氧化石墨烯改性超支化聚氨酯-含丙烯酸酯复合乳液的制备与表征

采用乙二胺与丙烯酸丁酯依次对氧化石墨烯(GO)进行改性引入乙烯基(MGO),然后与丙烯酸酯类(含羟基)单体聚合获得含-OH的MGO/PA;同时在超支化聚氨酯核外围接枝线性聚氨酯获得含-NCO的超支化聚氨酯预聚体,两者混合后缩聚并交联,经乳化获得乙二胺化GO改性超支化聚氨酯-含丙烯酸酯复合乳液。通过红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜、原子力显微镜、扫描电镜、热重分析等对材料进行表征,并探讨了不同含量MGO对乳液力学稳定性、胶膜耐水性、热性能以及力学性能的影响。结果表明,乙二胺对GO改性成功,剥离更完全且分散性很好。当引入聚丙烯酸酯(PA)固定含量为16%,随着MGO含量的增加,胶膜的水接触角、拉伸强度、吸水率均呈现先增加后降低的趋势,当MGO质量分数为0.46%时,与HBPU基体有较好的相容性,复合材料的综合性能最佳,其热分解温度提高了29℃,胶膜表面水接触角为99.7°,24 h吸水率为5.21%,拉伸强度为15.37 MPa,断裂伸长率为445.3%。     

超支化聚氨酯合成及其应用进展评述

超支化聚合物因其独特的结构和性质而备受关注,聚氨酯(PU)因其优越的性能而得到广泛应用。超支化聚氨酯(HBPU)综合了超支化聚合物独特的结构和PU优异的性能,是近年来高分子材料领域的研究热点。本文主要综述了HBPU合成方法,介绍了HBPU在涂料、形状记忆材料以及生物材料中的应用,同时对HBPU的发展前景进行了分析和展望。     

超支化聚氨酯共混改性聚丁二酸丁二醇酯的性能

采用熔融共混与开炼压延制备聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和羟基封端超支化聚氨酯(HBPU)的复合膜。使用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、热重分析(TG)和万能试验机对其结晶性、热性能和力学性能进行了研究;采用土埋法在陕西花园土中对复合膜进行降解。结果表明,随着HBPU的增加,复合膜结晶度均有所降低,当HBPU的质量分数为6%时达到25.7%;DSC结果表明,HBPU提高了PBS的结晶温度;随着HBPU的增加,复合材料的热稳定性有所下降;在拉力测试中,复合材料的断裂伸长率得到了显著提高,6%时复合材料的断裂伸长率达到75%;复合膜降解后表面出现明显裂纹。HBPU对PBS改性,降低了PBS的结晶度,提高了复合材料的韧性。     

超支化聚氨酯增韧环氧树脂的性能研究

采用超支化聚氨酯(HBPU)作为增韧剂,制备环氧树脂的复合材料,并测试其力学性能和热学性能,并对复合材料的断面进行微观形貌表征。结果表明:在HBPU的含量在10%(质量分数)时,冲击强度达到最大值(强度为32.02kJ·m-2)材料的冲击强度提高将近200%,弯曲性能也有所提高同样的变化趋势。复合材料的力学性能随着代数的增大而增大。复合材料的断面呈应力发白现象,电镜图片也呈现出蜂窝状,进一步验证了超支化聚氨酯的空穴化和相分离理论韧性机理的合理性。复合材料的Tg随添加量增加而下降,随代数增加而增加。     

超支化聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂的制备与性能

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(N210)、DMPA等原料合成线型聚氨酯,然后将线型聚氨酯接枝到HBPU-0上,制备出超支化聚氨酯(HBPU);再以HBPU、环氧树脂E-44、丁基缩水甘油醚单封端的四乙烯五胺(TEPA-660a)为主要原料制备出超支化聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂。用红外光谱、核磁共振、透射电镜、扫描电镜和热失重等方法表征和测试了聚合物的结构与性能,研究了HBPU含量对固化膜断面形貌、力学性能、热性能的影响。结果表明,当HBPU质量分数达到24%时,固化膜的综合性能最佳,此时冲击强度为23.4kJ/m2,拉伸强度为52.4 MPa,5%和50%的质量热损失温度分别为287.5℃和376℃,与未改性环氧树脂相比,柔韧性和耐热性均有显著提高。     

硬脂酸改性超支化聚酯无氟水性聚氨酯拒水剂的制备及性能

以端羟丙基硅油(数均分子量2 000)、三羟甲基丙烷(TMP)、N-甲基二乙醇胺(N-MDEA)和甲苯二异氰酸酯(TDI)等为原料合成水性聚氨酯(WPU)。为了引入疏水支链结构,采用硬脂酸对端羟基超支化聚酯进行端基改性,得到硬脂酸封端的超支化聚酯。将WPU与硬脂酸改性超支化聚酯(SA-HBPE-3)进行复配,并应用于织物。采用红外光谱对改性前后的WPU及SA-HBPE-3的结构进行表征。通过静态水接触角、吸水率及应用测试,研究了SA-HBPE-3含量对SA-HBPE-3/WPU胶膜耐水性、表面能及拒水性能的影响规律。结果表明:随着SAHBPE-3含量从0增至30wt%,SA-HBPE-3/WPU胶膜的吸水率降至6.63%,涂覆处理织物的静态水接触角升至135.3°。SA-HBPE-3的引入提高了SA-HBPE-3/WPU胶膜的耐水性和涂覆织物的拒水性。当SA-HBPE-3含量为20wt%时,拒水效果达到最优值90分。     

纳米ZnO-氧化石墨烯及ZnO-氧化石墨烯/水性聚氨酯复合涂层的抗菌性能

循环冷却水系统滋生细菌会导致生物黏泥产生及设备腐蚀,为解决这一问题,由硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性纳米ZnO,改性纳米ZnO与氧化石墨烯（GO）在二甲基乙酰胺中复合,获得纳米ZnO-GO复合抗菌材料,并利用纳米ZnO-GO改性水性聚氨酯（PU）,得到纳米ZnO-GO/PU复合涂层。对纳米ZnO-GO复合抗菌材料进行表征分析及抗菌性能测试,对纳米ZnO-GO/PU复合涂层进行抗菌性能测试及物理性能分析。结果表明,纳米ZnO成功负载在GO表面,纳米ZnO-GO纯度较高,当GO质量分数为35wt%、纳米ZnO-GO使用量为160 mgL^-1时,其抗菌率可达97.16%;当纳米ZnO-GO质量分数为2.33wt%时,纳米ZnO-GO/PU复合涂层抗菌率可达90.29%,同时拥有4 H的铅笔硬度及93.26%的缓蚀性能。     

不同端基改性超支化聚酯/丁羟聚氨酯互穿聚合物网络力学性能研究

采用硬脂酸和乙酸酐对端羟基超支化聚酯的端基进行改性,并将其与端羟基聚丁二烯型聚氨酯(丁羟聚氨酯)形成互穿聚合网络。结果表明,硬脂酸改性超支化聚酯/丁羟聚氨酯互穿聚合物网络的最大强度和最大延伸率均比空白胶片提高了3倍以上,而乙酸酐改性的超支化聚酯与丁羟聚氨酯形成的互穿聚合物网络存在明显的相分离。     

超支化聚醚/丁羟聚氨酯互穿网络的制备及力学性能

本文采用阳离子开环聚合的方法,合成了端羟基超支化聚醚,并对其端基进行改性,调节超支化聚醚与丁羟聚氨酯的相容性。采用FT-IR,1H-NMR对改性前后超支化聚醚进行结构表征。HTPB型聚氨酯在改性超支化聚醚的存在下原位聚合形成超支化聚醚/丁羟聚氨酯互穿聚合物网络,力学性能测试结果表明,加入超支化聚醚可以明显提高HTPB型聚氨酯胶片的力学性能。其中加入30%第4代改性超支化聚醚时,其最大拉伸强度提高了3.86倍,达到2.65 MPa。最大延伸率提高了3.7倍,达到1868%。     

超支化聚(胺-酯)接枝改性纳米二氧化硅增韧增强PVC的研究

用偶联削KH-550和超支化聚（胺-酯）对纳米SiO2进行改性,并通过熔融共混法制得了PVC／SiO2复合材料。利用透射电镜、扫描电镜、力学性能测试等方法研究了复合材料的结构和性能。结果表明,通过超支化聚（胺-酯）的接枝改性可以明显提高纳米SiO2在PVC基体中的分散均匀性;超支化聚（胺-酯）接枝改性纳米SiO2的加入可有效提高PVC的力学性能,且添加量为1％时,效果最好,同时PVC的加工性能也有所改善。     

超支化聚氨酯的合成与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚乙二醇2000(PEG2000)为单体,通过逐步聚合反应合成了-NCO封端的聚氨酯顸聚体(PPU);再通过接枝使PPU与端羟基超支化聚合物(HPAE)共聚得到一种新型超支化聚氨酯(HBPU).利用红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR)、热重分析仪(TGA)、X射线衍射(X...     

氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的制备及阻水性能

以石墨粉为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,采用原位聚合法制备GO/聚酰亚胺酸（PAA）前驱体,GO/PAA前驱体经高温固化处理后得到GO/聚酰亚胺（PI）复合薄膜;采用XRD、Raman、FTIR、AFM等表征手段对GO的结构进行表征;此外,研究了不同固化温度下PI薄膜的结构;最后测试了GO/PI复合薄膜的透湿率和力学性能。结果表明:GO为单层结构,厚度为1.26 nm。GO/PI复合薄膜表现出良好的阻水性能,当GO/PI复合薄膜中GO的添加量为0.025wt%、薄膜厚度为50 μm时,GO/PI复合薄膜的透湿率低至56.7 g（m2·d）-1。此外,0.025wt% GO/PI复合薄膜拉伸强度和断裂伸长率分别为150.8 MPa和13.5%,与PI薄膜（分别为126.9 MPa和8.1%）相比,分别增加了18.8%和66.7%。      

拟薄水铝石包覆氧化石墨烯改性环氧树脂-氰酸酯复合材料的微观表征及力学性能

以物理法石墨烯为原料,采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),通过溶胶-凝胶法在氧化石墨烯表面生长拟薄水铝石(AlOOH)纳米颗粒,得到拟薄水铝石包覆氧化石墨烯(GO@AlOOH),以环氧树脂(E51)和双酚A型氰酸酯(BCE)为原料,GO@AlOOH作为增强体,制备GO@AlOOH/E51-BCE复合材料。采用红外光谱和X射线表征GO@AlOOH,结果表明:AlOOH和GO存在着相互作用,且其表面含有羟基活性基团。复合材料的SEM结果显示:GO@AlOOH的加入使得树脂断裂面明显改变,性能得到提升。当掺杂量为0.6wt%时,复合材料的弯曲强度、弯曲模量以及冲击强度达到最大,分别为158.23 MPa、2.37 GPa和46.96 kJ/m2。该复合材料具有优异的力学性能,具有一定的发展潜力。      

气相二氧化硅的异氰酸酯改性及其对浇注型聚氨酯弹性体力学性能的影响

为了改善气相二氧化硅(FS)/浇注型聚氨酯(PU)体系成型流动性,在制备预聚体的过程中,采用2, 4-甲苯二异氰酸酯(TDI)进行改性获得异氰酸酯改性的二氧化硅(NCO@FS),通过原位聚合法制备了NCO@FS/PU弹性体复合材料。采用FTIR、XPS及动态接触角对NCO@FS及FS进行了表征。结果表明：FS的表面羟基与TDI的-NCO基团发生反应生成了氨酯基(-NHCOO),改善了FS与PU间的界面相容性及界面结合。复合材料中NCO@FS质量分数为1.5wt%时,NCO@FS/PU复合材料的拉伸和撕裂强度分别为57 MPa和110.5 kN/m,比纯浇注型PU分别提高了31.6%和23.6%;玻璃化转变温度由3.4℃下降到-11.2℃,损耗因子tanδ由0.59下降到0.46。异氰酸酯改性FS适合制备FS增强浇注型聚氨酯复合材料。     

Enhanced dispersion of carbon nanotubes in hyperbranched polyurethane and properties of nanocomposites

Hyperbranched polyurethane (HBPU) nanocomposites with multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) were prepared by in?situ polymerization on the basis of poly(ε-caprolactone)diol as the soft segment, 4,4'-methylene bis(phenylisocyanate) as the hard segment, and castor oil as the multifunctional group for the hyperbranched structure. A dominant improvement in the dispersion of MWNTs in the HBPU matrix was found, and good solubility of HBPU-MWNT nanocomposites in organic solvents was shown. Due to the well-dispersed MWNTs, the nanocomposites resulted in achieving excellent shape memory properties as well as enhanced mechanical properties compared to pure HBPU.     

氧化石墨烯共价杂化水基聚氨酯电沉积树脂的制备及性能

采用超声波辅助反应技术,实现了甲苯二异氰酸酯(TDI)对氧化石墨烯(GO)的改性,成功制备了异氰酸酯共价改性的NCO@GO碳材料。采用原位聚合法制备出GO共价杂化水性聚氨酯,并与交联剂混合后得到聚氨酯(PU)电沉积涂料。利用红外光谱分析了GO改性前后及GO/PU电沉积树脂的特征官能团,用热失重研究了GO/PU电沉积树脂的热稳定性,X射线衍射研究了GO/PU电沉积树脂中GO层间效应,透射电子显微镜表征了GO/PU电沉积树脂的形态,电导率仪测试了漆膜的导电率,研究了氧化石墨烯含量对聚氨酯漆膜外观和性能的影响。结果表明,随着GO含量的增加,水性聚氨酯漆膜的导电性、光泽度、硬度和耐酸性表现出先增大后降低的规律。当石墨烯的质量分数为0.75%时,石墨烯在水性聚氨酯树脂及其乳液中具有较好的分散性,漆膜的导电性、光泽度、硬度和耐酸性等性能达到最佳。