新型含氟UV固化水性聚氨酯的合成及其性能研究

文章以三羟甲基丙烷、马来酸酐为原料合成出一种新型的亲水二元醇(T.M),将其与聚丙二醇(PPG-1000)、甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI),和全氟辛醇等合成出含氟UV固化水性聚氨酯(TPTMF),并通过傅立叶红外光谱(FTIR)对其进行了表征,并通过热重分析等仪器对乳液和涂膜性能进行测试。结果表明:所合成的树脂具有具有光固化性能;将含氟辛醇引入主链中,所得到的固化膜具有良好的疏水性、耐热性、自清洁性等[1-2]。     

含氟聚（甲基）丙烯酸酯乳液的研究进展

含氟聚(甲基)丙烯酸酯乳液具有合成简便和性能易调等优点,所得涂膜表面能低、耐污性能好、化学稳定性优异,因而在水性氟碳涂料领域受到广泛关注。含氟聚(甲基)丙烯酸酯单体的化学组成对乳液和涂膜性能影响很大。该文分类总结了含氟核心单体包括含氟烷基(甲基)丙烯酸酯、含氟杂原子(甲基)丙烯酸酯、含氟芳香(甲基)丙烯酸酯、含氟(甲基)丙烯酰胺和含氟磺酰胺(甲基)丙烯酸酯等的结构与乳液和涂膜性能的关系,然后对含氟聚(甲基)丙烯酸酯单体和乳液的合成方法进行归纳,最后简要介绍含氟聚(甲基)丙烯酸酯乳液的应用,并对乳液研究存在的问题和未来的发展方向进行展望。     

阳离子含氟聚氨酯乳液的制备及应用性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(PTMG1000)、三羟甲基丙烷(TMP)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)和全氟烷基醇(FOH)为主要原料合成了阳离子水性含氟聚氨酯(WFPU)。利用FT-IR、TG分析了含氟聚氨酯的结构及热性能,通过透射电子显微镜(TEM)分析了乳液粒子形貌,通过测定表面张力、接触角分析了WFPU的表面性能。检测了涂膜浸水行为及耐蚀性能。结果表明:含氟单体和聚氨酯发生了聚合反应。TG结果表明WCPU的耐热性得到提高。TEM照片显示WFPU乳液粒子呈规则的球形,粒子分布较为均一。表面张力和接触角测试表明含氟聚氨酯具有低表面能。WFPU涂膜具有较高的防水性及优异的耐蚀性能。     

高性能水性UV固化聚氨酯的合成与性能研究

用环氧丙烯酸酯(EA)、羟基硅油合成了环氧/有机硅改性水性光固化聚氨酯乳液(WPU);研究了EA、羟基硅油、亲水扩链剂二羟甲基丁酸(DMBA)的用量,中和度和硅烷偶联剂的添加量对乳液和涂膜性能的影响。用红外光谱和接触角测量仪对树脂进行表征。结果表明:通过EA、羟基硅油改性的水性光固化聚氨酯涂膜的硬度高、附着力强、耐水性较好,克服了未改性水性光固化聚氨酯的缺点。当EA用量为4%、羟基硅油为2%、DMBA为8%、中和度为80%、硅烷偶联剂的添加量为1%时,水性光固化聚氨酯乳液的综合性能较好,树脂接触角大大提高。     

水性UV固化含氟丙烯酸酯涂料的制备及性能研究

以甲基丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和2,4-甲苯二异氰酸酯为原料,通过三步反应合成了一种新型的水性可光固化含氟丙烯酸酯树脂.利用FT-IR、PCS、TG、TGA等分析测试手段对树脂的结构及热性能进行了研究.PCS分析结果表明:当甲基丙烯酸含量达到6％时,乳液可以获得良好的粒径分布及稳定性.TG和DTG分析结果表明:氟改性的丙烯酸酯树脂的热性能得到显著的提高.     

桐油基水性光固化树脂的合成及性能研究

以生物质资源桐油（TO）、马来酸酐（MA）为原料,通过Diels-Alder反应合成了桐油酸酐,再以其与丙烯酸羟乙酯（HEA）反应,经中和水化制备了桐油基水性光固化树脂。通过红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1H NMR）表征了合成产物的分子结构。考察了TO、MA以及HEA的比例对桐油基水性光固化树脂的乳液性质、光固化活性以及涂膜性能的影响。研究结果表明,当n(TO):n(MA):n(HEA):n(TEA)= 1:2.5:2.5:2.5时,合成的桐油基水性光固化树脂的稳定性、光固化活性以及涂膜性能最优异。     

氟改性UV固化超支化水性聚氨酯的制备与性能研究

采用HDI三聚体(HDT)和二乙醇胺(DEOA)自制六羟基多元醇;采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、全氟己基乙基醇(TEOH-6)和三羟甲基丙烷(TMP)自制含氟二元醇;以IPDI、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、含氟二元醇、二羟甲基丁酸(DMBA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)为主要原料合成—NCO半封端的聚氨酯,将六羟基多元醇加入到聚氨酯中,制备了氟改性UV固化超支化水性聚氨酯(FWPU)。采用光学接触角、纳米粒度仪、电子拉力机、原子力显微镜等对涂膜的结构与性能进行了测试。研究了含氟二元醇添加量对涂膜疏水性、力学性能、硬度、热稳定性等的影响。结果表明:随着含氟二元醇的加入,乳液粒径逐渐增大、分布变宽,涂膜接触角增加、吸水率大幅降低、热稳定性增强、拉伸强度大幅度增大、硬度达到4H。当含氟二元醇含量为8%时,涂膜的综合性能最佳。     

高硬度UV固化水性聚氨酯的合成与性能

以聚四氢呋喃醚与聚环氧丙烷醚为柔性链段合成水性光固化聚氨酯,并制备乳液。研究了聚醚软段和小分子扩链剂的类型对乳液和涂膜性能的影响,以及固化时间、光引发剂的添加量对涂膜硬度的影响。采用红外光谱(FT-IR)对树脂的结构进行表征,并采用动态光散射法(DLS)对乳液的粒径进行分析。结果表明:乳液平均粒径65 nm;乳液经高温稳定测试、离心测试、冻融测试和稀释测试后絮凝率均2.6%,具有很好的稳定性;实验所得乳液在木材表面涂覆,基材光泽稍有提高;涂膜耐冲击性50 cm,附着力为1级,铅笔硬度达到5H。     

阳/非离子水性环氧酯的合成与性能研究

采用环氧树脂、妥尔油脂肪酸、聚醚胺M2070、N,N-二甲基-1,3-丙二胺(DMPDA)、二乙醇胺(DEA)合成了阳/非离子水性环氧酯。研究了阳/非离子亲水单体用量对乳液基本性能、粒径及其分布、涂膜性能的影响。结果表明:当阳离子用量为32 mmol/100 g树脂、非离子亲水单体用量为3.5 %时,乳液性能佳;涂膜性能良好,硬度可达H,附着力1级,耐水性168 h,耐酸性36 h,耐碱性36 h,耐冲击性50 cm。     

无溶剂阳离子型聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液的制备及成膜性能研究

以己二异氰酸酯(HDI)、聚醚二醇(PTMG1000)、N-甲基二乙醇胺(N-MDEA)、苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)等为主要原料制备了无溶剂阳离子型聚氨酯/丙烯酸酯(PUA)复合乳液,系统研究了HEA、MDEA以及丙烯酸树脂用量等对涂膜性能的影响,并通过红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)等对其进行了表征。实验结果表明,当w(HEA)=6%,w(MDEA)=6%,丙烯酸树脂质量分数为40%时,涂膜的性能达到最优。通过对阳离子水性聚氨酯/丙烯酸酯乳液涂膜性能的研究,在最佳聚合工艺的条件下,涂膜的吸水率为9.26%,拉伸强度为35.6MPa,断裂伸长率达到337%。     

阳离子型全氟丙烯酸酯无皂乳液的合成及性能

以全氟烷基乙基丙烯酸酯(FEA)为含氟单体,以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为阳离子单体,采用无皂乳液聚合方法合成了阳离子型全氟丙烯酸酯共聚物乳液.分析了FEA含量对涂膜性能的影响,讨论了DMC用量对聚合转化率、涂膜吸水率以及乳胶粒粒径大小的影响;利用FT-IR和X-射线衍射分析(XRD)对共聚物乳液进行了表征,结果表明,当FEA和DMC质量分数分别为7.1%和12%时,涂膜的吸水率最小,仅为3.75%,乳胶粒平均粒径为65 nm.随着FEA量的增加,共聚物膜的硬度减小,拉伸强度增加,断裂伸长率降低;XRD分析显示全氟丙烯酸酯无皂乳液具有好的结晶性.     

一种新型多功能水性聚氨酯的制备及性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃二醇(PTMG-1000)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)为原料,7-氨基-4-三氟甲基香豆素(AFC)作为改性剂,合成了一种新型多功能水性聚氨酯乳液(WPU-AFC)。采用红外(FTIR)、荧光光谱、粒径分析仪等对乳液及胶膜进行分析测试,考察了AFC添加量对WPU-AFC乳液的外观、粒径、稳定性以及机械性能的影响。研究发现,制得的WPU-AFC乳液具备良好的粒径分布、贮存稳定性及荧光性能。     

GMA改性水性光固化不饱和聚酯乳液的合成

以三羟甲基丙烷单烯丙基醚(TMPME)、新戊二醇(NPG)、二羟甲基丙酸(DMPA)、己二酸(AD)为主要原料进行聚合得到UV固化不饱和聚酯预聚体,然后用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)进行接枝改性,经N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)中和,以去离子水分散后制得一种稳定的且具有良好光固化活性的水性光固化不饱和聚酯乳液。研究了DMPA、GMA、光引发剂用量以及中和度、接枝温度及工艺对乳液和涂膜性能的影响。结果表明:当DMPA为24%,GMA为15%,中和度为80%,光引发剂为固含的4%时,水性光固化不饱和聚酯乳液的稳定性好,涂膜的综合性能较好。     

UV固化PUA/EA共混乳液的制备与性能研究

为提高UV光固化共混乳液的涂膜性能,本文合成了可光固化的水性聚氨酯丙烯酸酯(PUA),并将其作为高分子乳化剂与环氧丙烯酸酯(EA)进行共混,制备出4种不同的共混乳液。采用傅里叶变换红外光谱对PUA的反应过程进行监测,同时对产物结构进行表征,发现与目标产物相同。并分别通过DSC、TGA和DMA对共混涂膜的热稳定性及力学性能进行表征,研究了环氧丙烯酸酯EA含量对共混乳液粒径及其稳定性的影响。研究结果表明:乳液稳定性随着EA含量的增多逐渐下降,且粒径变大。与纯PUA相比,在不改变涂膜柔韧性的同时,共混涂膜的硬度增大,热稳定性逐步提高,耐水及耐溶剂性显著改善。     

有机硅改性水性硝化纤维乳液的研究

以甲基硅油对水性硝化纤维(WNC)进行改性,制备了改性水性硝化纤维乳液。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、粒径分析和热重分析(TGA)等测试手段,研究了IPDI三聚体(TriIPDI)、甲基硅油的含量对WNC乳液及其涂膜性能的影响。结果表明:当n(Tri-IPDI)∶n(NC)为0.50左右,w(甲基硅油)=7%时,乳液贮存稳定性良好,涂膜的耐水性、表面疏水性和热稳定性较未改性乳液涂膜都得到提高。     

聚酯型水性紫外光固化聚氨酯的制备与性能

合成了以聚己二酸丁二醇酯二元醇、聚己内酯二元醇(PCL)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)为软段的水性紫外光固化聚氨酯树脂,通过红外光谱、乳液粒径、稳定性以及涂膜力学、耐水、耐溶剂性测试研究了软段类型、软段含量和交联剂对合成的乳液和涂膜性能的影响。通过调整分子结构,得到了粒径<30 nm的乳液,其储存稳定期>12个月,冻融稳定性>5个循环。涂膜的硬度5H且180°对折无裂痕,抗划伤性好,耐水和溶剂性能优良,PCL和PCDL型树脂的涂膜耐丙酮擦拭35次以上,在木材、玻璃和塑料表面有很好的应用效果。     

有机硅改性含氟(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液的制备及其性能研究

先合成了聚硅氧烷阴离子乳液以及链中含硅烷偶联剂和含氟单体的(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液,并且利用羟基缩合反应,将2种乳液混合反应,通过乳液接枝共聚的方法合成了一种高硅含量的有机硅改性氟代(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液,并采用了红外光谱对聚合物乳液分子进行了表征。测试结果表明:有机硅质量分数为20%、有机氟质量分数为12%的聚合物乳液涂膜综合性能最佳,较不含有机硅氟的聚合物乳液涂膜,其水表面接触角由77.5°增加到96°,24 h吸水率由5.3%下降到2.3%,耐水性大大增加;玻璃化转变温度由8.53℃下降到-2.74℃,聚合物分子链的柔顺性有所提高;同时乳液涂膜的初始分解温度提高了77～92℃,热稳定性也明显提高,说明此方法合成的高硅含量硅丙乳液可作为一类具有优良疏水性及低表面能的功能材料得以应用。     

低温固化环氧阴极电泳涂料的大分子交联剂的制备

首先以聚乙二醇200(PEG-200)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料合成了末端为异氰酸根(—NCO)的预聚体,再以N-甲基二乙醇胺(MDEA)为封端剂对—NCO进行全封端反应。通过添加适量的亲水性DMPA,提高了封端大分子的自乳化性能,制备出全封闭型异氰酸酯大分子(P-M-I)乳液,以其作为环氧阴极电泳漆低温固化的交联剂。应用FT-IR、DSC、TG、TEM、粒径分析等检测手段对全封闭型大分子及其乳液进行了结构与性能表征。将其与胺化环氧树脂乳液进行共混,制备了低温固化环氧阴极电泳涂料。通过电泳涂装的金属样片在124～130℃烘烤30 min可完全固化成膜。实验结果表明:该大分子交联剂显著降低了电泳涂料的固化温度,涂膜外观平整光亮、附着力好、铅笔硬度达2H,综合性能良好。     

自乳化环氧乳液的制备及其性能研究

采用环氧树脂E-51与甲基二乙醇胺(MDEA)在加热条件下进行反应,再利用乙酸中和叔胺,制备出反应型季铵盐乳化剂树脂;将该乳化剂树脂与环氧树脂E-20按照一定比例在一定温度下进行接枝反应,得到水性环氧乳液。对环氧乳液进行了FT-IR表征,考察了反应型季铵盐乳化剂树脂与环氧树脂E-20的比例、反应温度、反应时间对水性环氧乳液稳定性、粒径、配漆后涂膜性能等方面的影响。研究结果表明:在60～70℃下,反应型季铵盐乳化剂树脂加量为8%时,制备的水性环氧乳液具有较好的贮存稳定性,与水性环氧固化剂配漆后的涂膜具有较好的耐盐雾、耐酸碱性能和良好的力学性能。     

含氟水性聚氨酯-丙烯酸酯涂料的制备及其成膜强度和耐水性的研究

采用原位乳液聚合法,合成了含氟自交联型水性聚氨酯-丙烯酸酯(FPUA)乳液.研究了单体物质的量比、环氧基团含量和氟单体含量对乳液制备过程、乳液及涂膜性能的影响.通过红外光谱、热重分析对其结构和膜性能进行表征,并对涂膜表面的水接触角进行了研究.结果表明:n(—NCO)∶n(—OH)=1.4、n(—NHNH2)∶n(—CO—)=1、GMA用量为4％、含氟单体用量为6％时,合成乳液稳定性良好,涂膜的耐水性和热稳定性良好.在成膜时复合乳液中的氟基团向空气/聚合物界面伸展,有效地覆盖涂膜表面,降低涂膜表面能,水在涂膜上的接触角达到117.2°.