高固含量聚醚/聚酯型阴/非离子水性聚氨酯性能研究

以乙氧基封端聚合物二醇(N-120)和二羟甲基丁酸(DMPA)为亲水单体,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、聚四氢呋喃二醇(PTMG)、聚酯二醇(PEBA)为主要原料,制备了高固含量(45%)的聚酯型阴/非离子水性聚氨酯和聚醚型阴/非离子水性聚氨酯(PTMG-PU/PEBA-PU)。研究表明:两种乳液粒径呈双峰宽分布;PTMG-PU和PEBA-PU膜存在适度的微相分离,PEBA-PU膜的表面粗糙度和水接触角大于PTMG-PU,而耐液体介质性不如PTMG-PU;PTMG-PU和PEBA-PU的抗张强度分别为29.15 MPa和25.60 MPa,断裂伸长率分别为745.0%和786.7%,结合DMA测试结果表明涂膜为韧性断裂,力学性能较好;DSC和TG测试结果表明涂膜的耐寒性能和耐热性能较好。     

软段结构对无溶剂聚氨酯树脂微相分离的影响

分别以聚己内酯二醇(PCL)、聚碳酸酯二醇(PCDL)、聚四氢呋喃二醇(PTMEG)、聚氧化丙烯二醇(PPG)为软段,改性二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,采用双组份预聚物原位共混聚合法制备了4种无溶剂聚氨酯(SFPU)树脂膜。通过傅里叶红外、X射线衍射、差示扫描量热、拉伸试验、动态力学性能分析等方法,考察了软段结构对SFPU膜微相分离及其结晶性、热性能和机械性能的影响。结果表明：弱极性软段且无侧基的PTMEG-SFPU具有高的微相分离程度、结晶性和热稳定性,并且其玻璃化温度低至-58.6℃,断裂伸长率高达371.1%;强极性软段的PCDL-SFPU具有低的微相分离程度,软硬段相容性好,玻璃化温度较高,拉伸强度达到32.7 MPa,模量达23.3 MPa。     

侧链含氟聚氨酯的表面相结构及其表面性能研究

将N-(2-羟基-1-羟甲基-1-甲基-乙基)-2-(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-全氟辛氧基)-乙酰胺(HPFOAD)作为扩链剂引入到聚己内酯聚氨酯的硬段上,制备出一系列带有氟烷基侧链的聚氨酯材料(FP-CLU-s),并对这些含氟聚氨酯材料的表面相结构及表面性能进行了分析。衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)分析表明连接在硬段上的含氟侧链促进了聚氨酯表面软硬段的微相分离。原子力显微镜(AFM)表明,随着含氟基团的引入,聚氨酯的表面形貌发生了显著改变,极大地降低了聚氨酯的表面粗糙度(RMS)。静态水/二碘甲烷接触角测试及表面能计算的结果表明含氟侧链倾向于向材料表面富集,将氟碳链端的-CF3基团充分暴露出来,这是导致侧链含氟聚氨酯优异表面性能的主要原因。     

扩链时间对聚氨酯及其静电纺纳米纤维性能的影响

为了优化聚氨酯纳米纤维膜的力学性能和润湿性能,以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、4,4′-亚甲基双(苯基异氰酸酯)(4,4′-MDI)和1,4-丁二醇(BDO)为主要原料合成聚氨酯(PU),并利用静电纺丝技术制备PU纳米纤维膜。研究了不同扩链段反应时间对合成聚氨酯物理性质和静电纺纳米纤维膜性能等的影响。采用红外光谱仪(FTIR)、高效液相色谱仪(GPC)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、多功能拉伸仪和动态/静态接触角仪对PU结构和纤维膜的形貌性能进行表征。结果表明：当扩链反应时间由90 min增加至120 min时,聚氨酯分子量增加,合成聚氨酯的热稳定性略有提高,纳米纤维的成膜性能增强。当扩链反应时间为120 min时,纳米纤维膜的断裂应力为6.8 MPa,断裂伸长率达到139%;疏水性能随着扩链反应时间的增加明显提高,当扩链反应时间为120 min时,240 s后水接触角仍然高达112°。     

硬段结构对水性聚氨酯胶粘剂结晶性和微相分离的影响

聚氨酯胶粘剂的初粘力和终粘力与聚氨酯的结晶速率和结晶度密切相关。本文以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)等为主要原料合成了结晶型水性聚氨酯胶粘剂,通过DSC、应力-应变、透光率、吸水率分析,研究了硬段结构对结晶型水性聚氨酯结晶性和微相分离的影响。研究表明,在相同硬段含量下,硬段结构的规整性对水性聚氨酯的结晶度和结晶速度及微相分离有重要影响。室温干燥成膜时,硬段含脂肪环或对称侧基的结晶型水性聚氨酯显示较高的结晶度和微相分离特性;而在高温干燥后的冷却结晶过程中,硬段结构规整的聚氨酯其软段结晶速度更快,结晶度和微相分离程度更高;随着结晶度和微相分离程度的提高,水性聚氨酯膜呈现出明显的屈服点,力学性能提高,吸水率和透光率降低。     

聚醚软段对水性高固含乙氧基悬挂链聚氨酯性能的影响

采用无溶剂一步法,在聚氨酯主链上引入乙氧基悬挂链,制备了水性高固含量乙氧基悬挂链聚氨酯(WHPU)。考察了软段相对分子质量和软段含量对WHPU乳液及涂膜性能的影响。结果表明:随着软段含量和软段相对分子质量的增加,乳液平均粒径减小,粒径分布变窄,乳液黏度增大;当以相对分子质量为1 000 g/mol和2 000g/mol的PTMG为复合软段,二者摩尔比为1,其含量为55%时,制得的聚氨酯乳液固含量可达50%以上,乳液粒径呈双峰分布,黏度较小,涂膜具有一定的微相分离,低温转变温度(Tg)为-72.6℃,热分解温度为293℃,成膜抗张强度可达35.7 MPa,断裂伸长率可达760%,材料的综合性能较好。     

非离子嵌段聚氨酯高聚物的透湿行为

本文对非离子型聚氨酯涂层胶的透湿行为进行了研究,讨论了非离子组分的引入对聚氨酯薄膜透湿行为的影响,得出非离子组分对聚氨酯薄膜透湿行为的影响主要决定于:（1）结构中非离子组分的含量;（2）聚氨酯大分子链段热运动程度;（3）聚氨酯的微相分离程度。     

侧链型环氧树脂改性水性聚氨酯的制备及性能

采用二乙醇胺分别对双酚A型环氧树脂E-51、E-44、E-20、E-15、E-14进行1∶1开环,制得不同分子质量的端羟基环氧树脂(E-OH),并作为侧链型扩链剂合成了不同侧链长度的水性聚氨酯乳液。通过红外测试,表征了水性聚氨酯的结构;粒径、吸水率、力学性能及TG测试表明:随着E-OH分子质量的增加,水性聚氨酯乳液的平均粒径和吸水率先增大后降低,拉伸强度降低,胶膜的耐热性能得到显著提高。且当加入的E-OH分子质量最小时,样品综合性能最好,吸水率为5.00%,拉伸强度可达37.06MPa。     

聚醚型聚氨酯的结构及其防水透湿特性

采用2步法聚合工艺,以4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为硬单体,聚四氢呋喃二醇1 000(PTMG 1 000)和聚乙二醇1 000(PEG 1 000)为软单体,1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,制备了一系列聚醚嵌段共混型高透湿聚氨酯涂层剂.研究了聚氨酯材料的微相区及化学结构与其防水性、透湿性、亲水性及玻璃化温度Tg间的关系.结果表明:聚氨酯软链段的化学结构、组成以及质量分数及软段相区与硬段相区间的微相分离程度即微相区结构对其防水透湿性能的影响较大;在一定范围内,硬链段的结构对聚氨酯的性能影响并不明显.     

扩链剂对脂肪族水性聚氨酯性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚醚二醇(PPG∶M_n=1000)为原料进行预聚反应,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,按不同配比合成了水性聚氨酯,并就DMPA用量、乙二胺(EDA)扩链方式对水性聚氨酯乳液的稳定性、粒径、及其材料的力学性能、吸水率等的影响进行了研究。结果表明:DMPA用量6%左右,EDA溶于水中进行边扩链、边乳化的方法制得了综合性能较好的水性聚氨酯。     

助剂对PUA复合涂饰剂性能的影响

研究了成膜条件以及交联剂、蜡助剂加入量对聚氨酯-聚丙烯酸(PUA)复合涂饰剂力学性能及耐溶剂性能的影响。结果表明,120℃为最适合的热处理温度,加入交联剂的涂膜,热处理后的抗张强度较未热处理的高,断裂伸长率下降,水中溶胀率变化不明显。交联剂加入量由0%增加为9%时,涂膜抗张强度由9.563 MPa增大到15.777 MPa;断裂伸长率由435.962%降低到137.592%,涂膜的柔软度、韧性、在水和丙酮中的溶胀率降低。蜡助剂加入量由0%增加到40%时,涂膜抗张强度由4.367 MPa降低到1.609 MPa;涂膜的断裂伸长率由352.582%增大到723.808%;涂膜的柔软度增大;涂膜在水中溶胀率增加;涂膜在丙酮中溶胀率降低。     

可多重固化聚氨酯涂饰剂的制备及性能研究

制备了水性多重固化聚氨酯丙烯酸酯(MPUA),重点研究丙烯酸羟乙酯(HEA)用量对其乳液及固化涂膜性能的影响。结果表明:红外分析证实聚氨酯丙烯酸酯具有多重固化特性;乳液粒径随HEA用量的增加而变小,乳液粒径分布变窄。涂膜的抗张强度和耐液体介质能力随着HEA用量的增加而提高,而断裂伸长率和拉伸-回弹率降低。MPUA的微相分离程度较小,软硬段的相容性较好;HEA用量增加,软段的玻璃化温度(Tg)上升,初始分解温度(Ti)提高,材料热稳定性增加。     

提高水基聚氨酯树脂凃膜耐水性的研究

对丙酮法合成的水基聚氨酯树脂凃膜耐水性的提高进行了报导。作者选用了硬脂酸单甘脂(GMS)、聚硅氧烷二醇作为小分子扩链剂并以二聚酸聚酯二醇作为软段合成了含有侧链的水基聚氨酯树脂系列、探讨了DMPA用量、聚氨酯侧链结构种类等因素对水基聚氨酯树脂分散体涂膜耐水性的影响。合成出了耐水性更好的水基聚氨酯树脂皮革涂饰剂。     

水性聚氨酯纺织涂层剂的研制

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,6-己基二异氰酸酯(HDI)、聚醚N220等为原料合成水性聚氨酯纺织涂层剂,探讨了HDI和IPDI的比例对胶膜性能的影响.当m(HDI):m(IPDI)=3:1时,胶膜的性能良好;通过有机硅改性(有机硅分子表面能低,能消除各种涂膜弊病,同时硅氧烷水解生成的硅醇能与底材羟基发生缩合反应,提高涂膜湿附着力,以及发生硅醇的自交联反应.因表面能的差异而存在微相分离的Si-O-Si分子链,迁移到涂膜表面,可显著提高涂膜的爽滑性、耐水性等)和环氧改性(环氧树脂为多羟基化合物,与异氰酸酯反应时可将支化点引入聚氨酯主链,使之形成网状结构而耐水性能更加突出),改善了涂层的手感和耐水性能.     

水基阳离子含浸聚氨酯对超纤合成革染色的影响

针对水性超纤基布染色不匀的问题,基于聚氧乙烯醚类匀染剂的分子结构及作用机理,并结合阳离子水性聚氨酯在超纤基布含浸中的优点,合成了一系列阳离子基团含量和匀染组分不同的阳离子水性聚氨酯,并通过动态热机械分析(DMA),差示量热扫描分析(DSC)等对其膜性能进行了表征。随后,将该水性聚氨酯应用于超纤无纺布的含浸、碱减量及染色中,对基布的减量率、厚度、柔软度、染色深度、匀染性及色牢度等进行了测定与分析。结果表明,水性聚氨酯膜在使用温度区间内具有柔软与回弹性好、不产生结晶的特性。树脂中阳离子基团的引入可提高染色深度,而聚氧乙烯醚链段的引入起到了匀染的作用,随着聚氧乙烯醚组分的增加或阳离子组分的降低,其染色均匀性更加明显。以侧链型非离子二元醇(Ymer N120)为匀染亲水组分,且当其质量分数为10%,阳离子MDEA为4%时,所制得超纤基布综合性能最好,表现出优良的匀染性和耐干湿摩擦牢度。     

酯基链微增长对咪唑类离子液体的导电行为和热稳定性影响

为了研究咪唑类离子液体(ILs)结构对其性能的影响,将酯基引入到1,2-二甲基咪唑结构中,合成了两种离子液体:氯化1-乙酸甲酯基-2,3-二甲基咪唑离子液体(IL1)和氯化1-乙酸乙酯基-2,3-二甲基咪唑离子液体(IL2)。采用傅里叶红外光谱、核磁共振和元素分析等技术表征IL1和IL2的结构。测试分析IL1-H_2O、IL2-H_2O体系的电导率,以及IL1、IL2离子液体的导电行为与热稳定性。结果表明,所合成的两种离子液体具有良好的离子导电性能。在0.01～0.2 mol/L低浓度条件下,随着二元体系中离子液体浓度的增大,离子迁移数逐渐增多,体系的电导率呈增大趋势,且IL1-H_2O和IL2-H_2O体系的离子导电行为均符合Arrhenius型。得出了离子导电活化能的经验数值。循环伏安法结果表明,酯基链的微增长对电化学窗口(EW)的影响较大,IL1和IL2具有较宽的电化学窗口,分别为2.66V和3.14V,在电化学沉积等方面具有应用潜力;热重分析表明,酯基链较长的IL2具有相对高的热稳定性,这是由于酯基链的增长有助于分子内的氢键形成。     

亲水型聚氨酯软链段对其乳液及胶膜性能的影响

以甲苯二异氰酸酯TDI为聚氨酯硬链段,聚四氢呋喃二醇PTMG、聚醚三醇ZC330、聚醚二醇N220、端羟基聚硅氧烷PPC和端羟基聚顺丁二烯HTPB为聚氨酯软链段,合成了一组软链段结构不同的水性聚氨酯。通过对样品乳液进行粒径、表面张力、稳定性及胶膜性能的测试,探究了水性聚氨酯软链段结构对其性能的影响。研究结果表明:软单体的亲水性越强,乳液粒径分布越窄且平均粒径越小,但胶膜拒水性相对较差;以疏水性PPC为软单体,胶膜拒水效果明显较好,样品乳液粒径分布较均匀,但分布较宽且平均粒径较大;以疏水性HTPB为软单体,乳液粒径分布不均匀、粒径分布宽且不规则,但胶膜耐水性佳。     

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。     

HMMM共混改性水性聚氨酯的制备和性能研究北大核心

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇等为基本原料,合成水性聚氨酯(WPU)乳液,通过调节六甲氧基亚甲基三聚氰胺树脂(HMMM)的用量,制备共混改性水性聚氨酯。通过T-型剥离强度、力学性能、热性能和耐水、耐溶剂性能分析,探讨了HMMM含量对薄膜性能的影响。研究结果表明:与未改性的聚氨酯膜进行比较,共混改性的聚氨酯薄膜的综合性能有所提升。当HMMM含量为6%时,其共混改性阳离子型聚氨物(YWPU)胶膜的拉伸强度达到11.32MPa;当HMMM含量为10%,其共混改性非离子型聚氨酯(FWPU)胶膜的拉伸强度达到14.23MPa。     

含磷二元醇改性水性聚氨酯及其阻燃性能研究

以有机磷酸酯二醇(FRPD)为共聚软段,将阻燃元素引入到聚氨酯中,合成出一系列主链含磷的阻燃水性聚氨酯(PWPU),并采用傅立叶红外(FT-IR)、粒径测试、耐水解性测试、热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧法等对产物结构及其性能进行了表征。结果表明,PWPU乳液具有良好的稳定性;PWPU胶膜耐水解性有所下降,但仍保持良好的力学性能;磷含量由0%增加至3.50%时,PWPU胶膜的热分解温度下降,700℃时的残碳率由0.5%增至6.4%;当磷含量为3.50%,改性水性聚氨酯的极限氧指数为28.5%,UL-94垂直燃烧测试结果为V-2级。