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。     

水性聚氨酯的合成与改性

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N220)和二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,采用三羟甲基丙烷(TMP)进行交联改性合成了水性聚氨酯(WPU),研究了n(-NCO)/n(-OH)、DMPA及TMP对WPU的耐水性、稳定性和力学性能的影响。研究发现,改性后的乳液常温贮存稳定性好,适度交联可提高胶膜的拉伸强度及耐水性。     

亲水基含量对水性聚氨酯性能的影响

以TDI(甲苯二异氰酸酯)、DMPA(二羟甲基丙酸)、聚酯多元醇和二次扩链剂(端-NCO基PU预聚体)为主要原料,采用二次扩链法制备聚酯型WPU(水性聚氨酯),并着重探讨了DMPA含量对WPU的储存稳定性、胶膜耐水性、乳液粒径及其分布等影响。研究结果表明:在其他条件保持不变的前提下,当w(DMPA)=9%(相对于TDI质量而言)时,WPU的储存稳定性相对较好、粒径相对较小、粒径分布相对较窄且胶膜耐水性相对最好。     

不同二胺后扩链对聚酯/聚醚型水性聚氨酯性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(N210)、聚酯二元醇(PBA)为主要原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性扩链剂,一缩二乙二醇(DEG)为小分子扩链剂,乙二胺(EDA)、异佛尔酮二胺(IPDA)为后扩链剂,合成了一系列水性聚氨酯(WPU)乳液。主要考察了后扩链对水性聚氨酯乳液的稳定性,乳液粒径以及胶膜吸水率和力学性能的影响。结果表明,用二胺后扩链之后,乳液稳定性变好,乳液粒径变小,胶膜吸水率减小,耐水性变好,胶膜拉伸强度增加,当采用IPDA后扩链且质量含量为2.7%时,膜的综合性能较好,吸水率相对较低(16.7%),拉伸强度为31.23MPa,断裂伸长率为1022.31%。     

苯酐聚酯多元醇合成水性聚氨酯的研究

以苯酐聚酯二元醇(APP)为主要原料合成了水性聚氨酯(WPU)树脂,探讨了n(-NCO)/n(-OH)比值及扩链剂等对WPU成膜性能的影响。研究结果表明,适度交联可提高WPU胶膜的拉伸强度和耐水性;当w(二羟甲基丙酸)=3.3%、n(-NCO)/n(-OH)=4.0和w(乙二胺)=1.0%时,WPU胶膜的综合性能最好;与其他多元醇[如聚四氢呋喃多元醇(PTMEG)、聚醚多元醇(N-220)和聚酯多元醇(PS)等]合成的WPU树脂相比,用APP合成的WPU树脂,其成膜光泽和断裂伸长率较好、综合性能最优。     

不同结构的水性聚氨酯的合成及其性能研究

选用不同的软链段比例、不同的异氰酸酯比例和不同的扩链剂制备了水性聚氨酯(WPU),并讨论了n(-NCO)∶n(聚醚和聚酯中-OH)比值和R值的变化对WPU性能的影响。研究结果表明,在预聚反应中,当软链段中n(聚醚)∶n(聚酯)比值为0.5∶0.5、异氰酸酯中n(TDI)∶n(MDI)比值为0.5∶0.5、w(-COOH)为1.0%时,选用DEG为扩链剂、固定R值为1.3左右,可以得到性能优越的WPU。     

IPDI/HDI型水性聚氨酯分散体的合成及性能研究

以脂肪族异氰酸酯[异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六次甲基二异氰酸酯(HDI)]、聚醚(N-220)为主要原料,通过丙酮法合成了水性聚氨酯(WPU)分散体。探讨了n(IPDI中-NCO):n(HDI中-NCO)比例、后扩链剂用量和交联度等对WPU胶膜力学性能和耐溶剂(水和乙醇)性能的影响。结果表明:随着n(IPDI中-NCO):n(HDI中-NCO)比例的增加,WPU胶膜的拉伸强度提高,断裂伸长率、耐水性和耐乙醇性均下降;当n(IPDI中-NCO):n(HDI中-NCO)=0.25:1时,WPU胶膜的吸水率只有6%;随着后扩链剂用量或交联度的增加,WPU胶膜的拉伸强度提高、断裂伸长率下降。     

硬段含量对聚酯型水性聚氨酯的影响

以聚已二酸新戊二醇酯二醇(PNA)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,一缩二乙二醇(DEG)为小分子扩链剂,合成了一系列水性聚氨酯乳液.采用傅里叶红外光谱对水性聚氨酯的结构进行表征,并考察了不同DMPA含量、不同IPDI与PNA配比对乳液粒径及涂膜吸水率、机械力学性能、耐热性的影响.结果表明,提高DMPA含量使乳液粒径逐渐减小,增大异氰酸酯与多元醇物质的量比n(-NCO)/n(-OH)使乳液粒径增加;DMPA含量或n(-NCO)/n(-OH)的提高,均能提高涂膜的拉伸强度,但涂膜的断裂伸长率降低且吸水率增加.热重分析表明n(-NCO)/n(-OH)比例的增加使涂膜的耐热性降低.     

聚酯型水性聚氨酯油墨连接料的研究

以聚酯二元醇、二异氰酸酯和二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,合成了聚酯型水性聚氨酯(WPU)乳液。研究了聚酯二元醇的种类、R值[R=n(-NCO)/n(-OH)]和DMPA用量等对WPU乳液的附着力、稳定性和T型剥离强度等影响。结果表明:以Pol-356(由己二酸、乙二醇和1,4-丁二醇聚合而成)为聚酯二元醇、端羟基聚酯多元醇(Pol-350)为小分子扩链剂,当w(DMPA)=9%、R值为1.200～1.225时,制成的WPU乳液固含量高、储存稳定性好,其对非极性BOPP(双向拉伸聚丙烯)薄膜等具有相对较高的附着力和T型剥离强度。     

乙二胺后扩链TDI型聚氨酯水分散体的过程

以甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚氧化丙烯二醇和二羟甲基丙酸等为主要原料制备了聚氨酯水分散体,研究了水、扩链温度、原料的-NCO/-OH摩尔比及扩链比对乙二胺（EDA）后扩链TDI型聚氨酯水分散体过程的影响。FT-IR测试表明,分散体中的H₂O可通过与聚氨酯中残留异氰酸酯基团（-NCO）的竞争反应影响EDA的后扩链过程。分子量及粒径与zeta电位测试表明,H₂O扩链导致分散体失稳;低扩链比时,H₂O对EDA的后扩链过程影响明显,但高扩链比时,后扩链聚氨酯的分子量降低;扩链温度升高,经EDA后扩链聚氨酯的分子量降低,而分散体粒径增大。当原料的-NCO/-OH摩尔比为1.20、扩链温度为30℃、扩链比为60%时,可有效降低H₂O对EDA后扩链聚氨酯过程的影响。     

提高水性聚氨酯耐水性的研究

为了制备耐水性能较好的水性聚氨酯(WPU),以聚酯二元醇(PBA)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料合成了WPU乳液,着重探讨了DMPA含量、R值[即n(-NCO)/n(-OH)]和交联剂对WPU胶膜耐水性能的影响。实验结果表明,当w(DMPA)=4%、R=1.5时,制得的WPU胶膜耐水性较好;采用不同的室温交联剂对WPU进行交联改性,当w(氮丙啶型交联剂A)=3%时(相对于WPU乳液干固量而言),WPU胶膜的吸水率降低至3%左右,并具有较好的持久耐水性。     

紫外光固化水性聚氨酯-含氟丙烯酸酯乳液的制备及其稳定性研究

以多异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯(HEA)、多羟基含氟丙烯酸酯树脂、丁二酸酐(SAA)和三乙胺(TEA)等为主要原料,合成了紫外光固化的含氟WPUA(水性聚氨酯丙烯酸酯)乳液。采用红外光谱(FT-IR)法和核磁共振氢谱(1H-NMR)法对该产物结构进行了表征,并采用热重分析(TGA)法对产物热稳定性进行了研究。结果表明:当n(-NCO)∶n(TEA)=2∶0.5、n(-NCO)∶n(HEA)=2∶1.5、固含量为50%、剪切速率为2 000 r/min和剪切时间为25 min时,WPUA乳液具有较高的机械稳定性和冻融稳定性;此时WPUA涂膜的综合性能较好,其铅笔硬度为3H、柔韧性为1 mm、光泽度为125且水接触角为72°。     

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)。     

不同二胺类后扩链剂对水性聚氨酯性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚、聚碳酸己二醇酯和二羟甲基丙酸等为主要原料合成了水性聚氨酯(WPU),研究了乙二胺、二乙烯三胺和异佛尔酮二胺分别作为后扩链剂对乳液稳定性和成膜物性的影响。结果表明,以异佛尔酮二胺后扩链制备的WPU综合性能较好;随着异佛尔酮二胺用量的增加,WPU乳液稳定性提高,胶膜的耐水和耐溶剂性能提高,力学性能改善,但扩链比例过高,不利于WPU综合性能的改善,在本实验条件下,适宜的扩链比例为75%。     

木材加工用水性聚氨酯胶粘剂的研究

为了获得稳定性较好的水性聚氨酯(WPU)胶粘剂,以丙酮为溶剂、聚醚(N210)为软段、二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯(MDI)为硬段、二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性扩链剂、三乙胺(TEA)为成盐剂和聚乙烯醇(PVA)为增稠剂等,制备了环保型木材粘接用WPU胶粘剂。研究了MDI、N210、DMPA、TEA和PVA用量等对乳液稳定性、胶粘剂剪切强度及黏度的影响。结果表明:当n(MDI)∶n(N210)∶n(DMPA)∶n(TEA)=2.4∶1∶0.8∶0.64、w(PVA)=2.0%～3.0%时,可制得常温(20～30℃)存放90 d以上、剪切强度超过4.2 MPa的稳定WPU胶粘剂。