聚醚型水性聚氨酯的制备与性能

分别用生物基聚1,3-丙二醇(PO3G)、聚四氢呋喃二醇(PTMG)和聚氧化丙烯二醇(PPG)制备了3种不同的水性聚氨酯(WPU)分散液。采用红外分析、差热分析和原子力显微镜等研究了聚醚结构对WPU分散液的形态与性能的影响。结果表明,用PO3G制备的WPU的黏度最低;PO3G制备的WPU膜的玻璃化转变温度(Tg)、拉伸强度和吸水率介于PTMG和PPG制备的WPU膜之间。     

交联水性聚氨酯的制备及性能研究

以顺丁烯二酸酐及三羟甲基丙烷为原料合成含羧基半酯二元醇(MA-TMP),以其作为阴离子水性聚氨酯的内乳化剂,配合使用聚酯多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPD I)及交联剂等制备阴离子水性聚氨酯乳液(APU)。探讨了交联剂的加入方式、用量等因素对水性聚氨酯乳液及其涂膜性能的影响。结果表明,以MA-TMP为内乳化剂,采用二步法制备水性聚氨酯比较合适,当交联剂TMP质量分数为1.2%时,所得水性聚氨酯涂膜的力学性能、硬度及耐介质性能最佳。     

含硅丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的制备及性能研究

以聚四亚甲基醚二醇(PTMEG-2000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4-丁二醇(BDO)为主料,合成了HEMA封端的水性聚氨酯(WPU)。引入甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)、乙烯基三异丙氧基硅烷(AC-76)对WPU进行共聚改性。制备了系列丙烯酸类聚合物(PA)、PA/AC-76改性的PU漆膜。采用傅里叶变换红外光谱表征了漆膜的结构;利用铅笔划痕硬度仪、附着力试验仪、接触角测量仪等考察了PA用量、MMA与HPMA质量比、AC-76用量对漆膜力学性能、疏水性能的影响。结果表明:PA、AC-76与聚氨酯(PU)链段已发生了交联;改性后漆膜的力学性能、疏水性能都得到有效改善。当PA添加量为40%、硬软单体质量比m(MMA)∶m(HPMA)=5∶4、AC-76添加量为5. 41%时,漆膜综合性能最佳。     

耐水型含氟丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备及性能

采用聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇和异佛尔酮二异氰酸酯为基本单体,全氟烷基乙基丙烯酸酯为改性剂,2,2-双羟甲基丙酸(DMPA)为乳化剂,采用共聚改性法制备了一系列水性聚氨酯乳液。考察了合成条件对乳液黏度、粒径及其胶膜的附着力、吸水率的影响,得到最优合成条件为:生成预聚体阶段的最佳反应温度和反应时间分别为80°C和3 h,DMPA质量分数为3.3%,全氟烷基乙基丙烯酸酯质量分数为10.0%。所得胶膜的吸水率为14.61%,比改性前降低了2.2个百分点,耐水性较2种市售水性聚氨酯胶膜好很多。     

水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液的制备及性能研究

以聚四氢呋喃二醇（PTMG）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、2,2–双（羟甲基）丙酸（DMPA）和1,4–丁二醇（BDO）为主要原料,经逐步聚合制得水性聚氨酯,并利用红外光谱对其结构进行表征。以水性聚氨酯自乳化包覆丙烯酸酯单体,制备系列水性聚氨酯/丙烯酸酯核壳复合乳液（WPUA）,并探究丙烯酸酯单体含量、种类及壳层水性聚氨酯结构对复合乳液和固化膜性能的影响。结果表明,随着对丙烯酸酯单体的乳化包覆比从0增加到1.2,乳液粒径从24.65 nm增加到543.61 nm,黏度从31.4mPa·s增加到2 571.2 mPa·s,而固化膜的拉伸强度从12.16 MPa先降到6.73 MPa,再升到16.38 MPa,断裂伸长率从1771.4%降到63.8%,材料的耐水性和耐热性得到提高;探究不同丙烯酸酯种类对固化膜性能的影响,结果表明,随着单体官能度的增大,固化膜的拉伸强度明显升高,但断裂伸长率降低;通过改变壳层水性聚氨酯结构表明,线型水性聚氨酯制得的WPUA固化膜拉伸强度较低,为7.25 MPa,但断裂伸长率有325%,而多支链型水性聚氨酯制得的WPUA固化膜拉伸强度较高,达13.94 MPa,...     

含全氟聚醚聚氨酯丙烯酸酯的合成及性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯（ IPDI）、全氟聚醚醇（ Fluorolink E10H）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）以及聚乙二醇（ PEG）、聚四氢呋喃二醇（PTMG）、聚碳酸酯二醇（ PCDL）为原料合成 3种含氟聚氨酯丙烯酸酯（ FUA）,并作为低聚物添加到 UV固化涂料体系中。分别对 UV固化涂层的接触角、吸水率、耐摩擦性、形貌及表面组成等性能进行了研究。结果表明：以 PCDL为原料、低聚物用量为 2. 4%时具有良好的表面性能,水和正十六烷的接触角分别达到 114. 7°和 69. 7°,负载为 500 g、以无纺布为摩擦媒介摩擦 1 000次后水接触角为 107. 8°,涂层具有良好的耐摩擦性能。     

交联型腰果酚基水性聚氨酯的制备及性能

以生物基腰果酚为起始原料合成腰果酚二元醇(CD),以天然多羟基化合物蔗糖为交联剂,在无催化剂条件下成功合成交联型腰果酚基水性聚氨酯。通过FT-IR、XRD、1H NMR研究了聚氨酯的结构,并探究了不同蔗糖/CD羟基物质的量比对材料粒径分布、拉伸性能、热学性能、吸水性的影响。结果表明:蔗糖与CD成功接入聚氨酯分子链中,分子链呈现出无序状态;改性后乳液粒径增大,材料耐水性增强,拉伸强度也得到明显的改善,一定程度上提高了材料的热稳定性。当蔗糖与CD羟基物质的量比为1∶1时,胶膜24 h吸水率为11.3%,拉伸强度为34.9 MPa,断裂伸长率为1 164%,初始热分解温度为238℃,材料综合性能最佳。     

有机硅改性水性聚氨酯丙烯酸酯的制备及性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、二羟甲基丙酸(DMPA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)等为原料合成了含双键的聚氨酯乳液,再与有机硅偶联剂KH570、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)进行自由基聚合,制备了有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯(PUA)复合乳液。讨论了KH570用量对PUA胶膜耐水性、耐热性和力学性能的影响,并通过红外光谱、热重分析、粒度分析等测试对其结构和性能进行表征。结果表明,当固体分中KH570质量分数小于7.65%,乳液稳定性良好;随着KH570添加量增大,乳液粒径逐渐增大,胶膜吸水率下降,水接触角增大,耐水性、热稳定性和力学性能得到较大提高。     

水性聚氨酯-丙烯酸酯的制备及涂膜性能

水性聚氨酯具有良好的粘结性、弹性、耐寒性、高光泽性等特点,但是单一的WPU乳液耐水性,耐侯性和耐老化性比较差且成本比较高。而水性丙烯酸酯却具有良好耐水性,耐侯性和耐老化性,防腐、耐碱、耐水、成膜性好,保色性佳,无污染等特征。本论文首先通过乳液聚合制备水性丙烯酸酯乳液,在此基础上,用聚丙烯酸酯对聚氨酯进行改性,从而使聚氨酯和聚丙烯酸酯的优势性能得到互补,可以制得性能优异的水性转移涂料用聚氨酯一丙烯酸酯(PUA)复合乳液。并且对其涂膜性能进行了研究。     

电子束固化水性聚氨酯丙烯酸酯的制备及性能

研究了一种制备水性聚氨酯丙烯酸酯的新方法,通过在扩链剂分子结构中组装离子基团来改善亲水性,解决了聚氨酯丙烯酸酯与水难相溶的问题。采用这种方法制备了一种聚氨酯丙烯酸酯产物,使用FTIR和1H NMR对产物结构进行了表征。对产物与水的储存稳定性、黏度、电子束固化行为及固化后性能进行了研究。结果表明,分散乳液储存稳定性好,经电子束固化后性能(如硬度、附着力、光泽度、柔韧性、热稳定性)优良。     

丙烯酸酯改性非离子型水性聚氨酯的合成及性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙烯二醇(N-210)、聚氧化乙烯二醇(PEG)等为基本原料,丙烯酸羟乙酯(HEA)为封端剂,合成了非离子型双键封端水性聚氨酯(HPU)自乳化乳液,然后与甲基丙烯酸甲酯(MMA)及丙烯酸丁酯(BA)进行自由基聚合,得到丙烯酸酯改性非离子型水性聚氨酯(PUA)乳液.对这种材料进行了耐水性、粒径及热力学等方面的测试,结果表明:PUA乳液粒子有明显核壳结构,乳液的平均粒径增大;胶膜耐水性随着HPU添加量的提高而降低,胶膜的耐热性有明显提高.     

丙烯酸乙酯改性水性聚氨酯涂料的研制

通过对丙烯酸乙酯(EA)改性水性聚氨酯(WPU)乳液合成工艺、EA用量和所制乳液及其涂膜性能关系的研究,确定了合适的工艺条件和EA添加量。结果表明,EA改性WPU乳液的最佳工艺是采用K2S2O8为引发剂,且其用量为乳液总质量的0.7%,乳液温度控制在80～85℃之间。同时,EA的合适添加量为30%～40%。EA改性的WPU涂料具有较高的硬度、拉伸强度和耐水性,综合性能优越,能取代溶剂性聚氨酯涂料,利于环保。     

有机硅丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、g-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、g-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH570)为原料,分别合成了水性聚氨酯预聚体(WPU)、聚丙烯酸酯(PA)、有机硅改性的水性聚氨酯预聚体(Si WPU)和有机硅改性的聚丙烯酸酯(Si PA),然后以WPU、SiWPU、PA、Si PA为原料,采用互穿网络聚合法合成了有机硅-丙烯酸酯双重改性水性聚氨酯。通过测定吸水率和水接触角考察了PA、Si PA、Si WPU含量对胶膜耐水性能的影响并分析了反应机理。结果表明:SiWPU-40%-SiPA-37.5%〔40%为Si WPU的含量(以WPU和SiWPU总质量为基准,下同);37.5%为Si PA占膜总质量百分数〕胶膜吸水率从改性前样品WPU的37.8%降低至改性后的6.8%,接触角从56.8°增至86.4°,铅笔硬度从改性前的2B提升至H。热重分析显示,T_(max)(样品热分解速率最大时的温度)从改性前的340.2℃提升至412.4℃;TEM表明,改性后的乳胶粒形成了核壳结构;XRD和断面SEM显示,PA和有机硅改性均增加了聚合物的交联度。     

不同官能度水性聚氨酯丙烯酸酯的合成及性能

以丙烯酸羟乙酯与季戊四醇三丙烯酸酯作为封端剂,分别合成了二官能度水性聚氨酯丙烯酸酯(WPUA2)和六官能度的水性聚氨酯丙烯酸酯(WPUA6),并用红外光谱、粒径仪、热重分析对合成产物结构和性能进行表征。研究表明,相比于使用低官能度WPUA2紫外光固化所得聚氨酯丙烯酸酯(PUA)涂膜,加入单体或使用多官能度WPUA6,都可使PUA固化膜凝胶率提高20%以上,吸水率降低30%;质量损失10%,分解温度增大82℃。提高预聚物官能度可有效提高涂膜交联密度和耐热性能,并具有与加入活性单体相似的应用效果。     

水性纳米SiO2改性环氧树脂/聚氨酯丙烯酸酯涂料的制备与热性能研究

制备了水性纳米SiO2改性环氧树脂（ER）／聚氨酯丙烯酸酯（PUA）复合涂料,用二苯基碘鎓盐为光引发剂研究了涂料的光-热混杂固化反应、动态力学和热降解过程。结果表明,涂料有良好的光固化性能,光-热混杂固化可进一步提高材料刚性;加入纳米SiO2可提高材料的Tg,硬度达到4H,但在高温下对材料有催化降解作用。用Friedman法研究了材料的热降解活化能Ea,证明当Nano-SiO2含量为4％热降解Ea为45．64kJ／mol,比光固化体系约提高13．60kJ／mol。在非等温条件下材料降解率不高于15％时Ea随α逐渐升高,之后随温度升高而降低。     

丙烯酸酯含量对水性聚氨酯性能的影响

采用无皂种子乳液聚合法,以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚酯多元醇、二羟甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)等为主要原料合成丙烯酸酯-水性聚氨酯复合乳液,考察了丙烯酸酯含量对水性聚氨酯乳液粒径、运动黏度、胶膜的耐水性和力学性能的影响。试验结果表明,随着丙烯酸酯含量的增加,复合乳液的粒径增大,运动黏度减小,胶膜的耐水性和拉伸强度提高,但胶膜的断裂伸长率有所降低,适宜的丙烯酸酯用量为40%～50%。     

自交联水性聚氨酯-含氟丙烯酸酯乳液的制备及研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二醇(PCDL)、二羟甲基丁酸(DMBA)、1,4-丁二醇(BDO)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为原料合成了双键封端的聚氨酯预聚体;以N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)作交联剂,配合甲基丙烯酸六氟丁酯(HFBMA)等单体进行乳液共聚,制备了自交联水性聚氨酯-含氟丙烯酸酯(FPUA)乳液。研究了HFBMA和HEAA用量对膜耐水性、热性能以及力学性能的影响。结果表明:PUA乳液的耐水性和疏水性随HFBMA用量的增加而增加;随着HEAA用量增加,胶膜的热稳定性增加,拉伸强度增加,伸长率下降;当胶膜中HFBMA质量分数为12%,且HEAA质量分数为2.6%时,乳液的粒径为128 nm,乳液的稳定性较好;胶膜的水接触角为107.6°,吸水率为4.5%,拉伸强度为25.6 MPa,断裂伸长率为268%,10%热失重温度299.6℃。     

封闭型水性聚氨酯的合成及性能研究

以苯酚、ε-己内酰胺（ε-CL）、丙二酸二乙酯等封闭剂封闭TDI型聚氨酯预聚物,得到了一系列单组分聚氨酯乳液,并对其乳液稳定性、粒径,胶膜耐水性等性能进行了研究,发现胶膜的耐溶剂性、耐水性等性能均有提高。采用差示扫描量热法（DSC）对封闭型预聚物的解封闭温度进行了研究,发现以ε-己内酰胺作封闭剂时聚氨酯预聚物在160℃左右解封,以丙二酸二乙酯作封闭剂时在140℃左右解封。     

环氧改性水性聚氨酯/聚丙烯酸酯的制备与性能

以聚己内酯二元醇(PCL 1000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)等为主要原料合成水性聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液(WPUA),通过向WPUA中引入甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和可聚合乳化剂烯丙氧基羟丙基磺酸钠(AHPS),合成了稳定性好、固含量约为43%的可聚合乳化剂作用下的环氧改性聚氨酯/聚丙烯酸(EPUAS)复合乳液。采用FT-IR、TEM、XRD对改性前后乳液和涂膜结构进行了表征,探讨了GMA及AHPS在不同含量下对WPUA乳液及其涂膜性能的影响。实验表明:在GMA用量为5%(以丙烯酸单体总质量计,下同)、AHPS用量为2%时,乳液和涂膜的固含量、耐水性、硬度及机械性能等得到改善。     

碳点/水性聚氨酯复合材料的制备及性能

以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚氧化丙烯二醇(PPG)为原料制备水性聚氨酯,以此为碳源,采用水热法制备碳点,再以IPDI和聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)为原料,将不同质量分数的碳点加入反应体系中,制得碳点/水性聚氨酯复合材料。采用FTIR、TEM、SEM、TGA、DSC、UV-Vis、荧光光谱以及力学性能测试等对复合材料结构和性能进行检测和表征。结果显示,复合胶膜的热稳定性、荧光性能、力学强度都因碳点的加入得到提高,当碳点加入质量分数达0.5%时,复合胶膜的量子产率和荧光寿命分别为4.15%和2.43 ns,胶膜的拉伸强度和断裂伸长率分别为36.80 MPa和660%,比未加碳点的样品分别提高了29.7%和33.3%。