阴/非离子型高固含量水性聚氨酯制备与性能研究

采用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚酯二醇、聚乙二醇（PEG1000）和二羟甲基丁酸（DMBA）等制备了阴/非离子型水性聚氨酯（WPU）乳液。通过固含量、粒径、红外光谱、吸水率以及拉伸性能等测试,讨论了DMBA用量对聚氨酯乳液及其胶膜性能的影响。结果表明：使用DMBA和PEG1000为亲水单体制备的阴/非型WPU乳液,固含量高达57.9%;粒径呈双峰分布的WPU乳液可以达到更高的固含量;随着DMBA用量增加,WPU膜的吸水率先减小后增大,胶膜的100%定伸模量、拉伸强度逐渐增大,断裂伸长率则缓慢减小。     

基于NaOH中和剂制备羧酸型水性聚氨酯及其性能分析

以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂，与异佛尔酮二异氰酸酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇等反应合成聚氨酯预聚体，以NaOH为中和剂，制备了一系列羧酸型水性聚氨酯(WPU)。通过观察乳液外观，测试乳液的粒径和离心稳定性及胶膜的傅里叶变换红外光谱(FTIR)、力学性能、水接触角和吸水率，探究了DMPA含量对基于NaOH中和剂的水性聚氨酯性能的影响。结果表明，采用NaOH作为中和剂制备稳定的WPU乳液，并且，随着预聚体中亲水基团含量的增加，乳液的平均粒径和胶膜的水接触角逐渐减小，水性聚氨酯膜的拉伸强度逐渐增大，当亲水基团含量为1.1%时，WPU乳液粒径为43.95 nm,胶膜拉伸强度为51.85 MPa。     

阴离子型水性聚氨酯的合成及其性能研究

以聚醚二元醇（N220）和甲苯二异氰酸酯（TDI）为主要原料,以二羟甲基丙酸（DMPA）为亲水扩链剂,1,4-丁二醇（BDO）和乙二胺（EDA）为小分子扩链剂,三乙胺（TEA）为中和剂制备一系列不同配方组成的水性聚氨酯乳液。研究亲水扩链剂含量对乳液及其胶膜性能的影响。结果表明：DMPA的含量在4%~8%之间可获得比较稳定的乳液。随着DMPA含量的增加,乳液的粒径逐渐减小,粒径分布变窄,胶膜的吸水率增加,拉伸强度增大,断裂伸长率减小。综合考虑,DMPA的含量为6%时,胶膜性能较好。DSC分析表明,随着DMPA含量的增加,水性聚氨酯微相分离的程度增大。扫描电子显微镜（SEM）测试,可以清楚看到分布均匀的纳米水性聚氨酯球形粒子。     

异氰酸酯指数对阴离子型水性聚氨酯性能的影响

以二羟甲基丁酸(DMBA)和聚乙二醇(PEG)为亲水扩链剂,甲苯二异氰酸酯(TDI)为异氰酸酯组分,聚氧化丙烯二醇(PPG)为低聚物多元醇组分,采用预聚体法合成了一系列阴/非离子型水性聚氨酯(WPU)。通过万能材料试验机、粒径测试、接触角测定等表征手段研究了异氰酸酯指数(R值)对水性聚氨酯乳液及胶膜性能的影响。结果表明,随着异氰酸酯指数的增加,乳液粒径逐渐增加,Zeta电位绝对值逐渐减小;胶膜的拉伸强度逐渐增加,断裂伸长率逐渐减小,表面接触角逐渐增大。     

基于磺酸聚酯二元醇的两性水性聚氨酯研究

以磺酸聚酯二元醇(BY3305)为阴离子亲水扩链剂,N-甲基二乙醇胺(MDEA)为阳离子亲水扩链剂合成了一系列两性水性聚氨酯。红外光谱测试分析了水性聚氨酯的结构;并对乳液粒径、电导率和Zeta电位进行了测试,结果表明BY3305含量不变时,MDEA含量在0~1.2%内增加,乳液粒径逐渐减小,电导率逐渐增大。MDEA含量在5.1%~6.8%内增加,乳液粒径先减小再增大,电导率先增大后减小再增大。MDEA含量不变时,BY3305含量在12.0%~35.9%内增加,乳液粒径先增大后减小,电导率逐渐增大。     

亲水扩链剂含量对磺酸型高固含量聚氨酯乳液及胶膜性能的影响

以聚(四氢呋喃-co-氧化丙烯)二醇(Ng210)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,以1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)为亲水扩链剂制得了高固含量聚氨酯乳液.分析了DHPA含量对乳液及胶膜性能的影响.结果表明:随着DHPA含量的增大,胶粒平均粒径逐渐减小,多分散性变窄,固含量不断增大.当DHPA含量为6%时,乳液的固含量最高达59%.;随着DHPA含量的继续增大,胶膜的拉伸强度逐渐增大,断裂伸长率先增大后减小,而胶膜的热稳定性没有明显变化.     

基于磺酸聚酯二元醇的两性水性聚氨酯研究

以磺酸聚酯二元醇(BY3305)为阴离子亲水扩链剂,N-甲基二乙醇胺(MDEA)为阳离子亲水扩链剂合成了一系列两性水性聚氨酯。红外光谱测试分析了水性聚氨酯的结构;并对乳液粒径、电导率和Zeta电位进行了测试,结果表明BY3305含量不变时,MDEA含量在0¹.2%内增加,乳液粒径逐渐减小,电导率逐渐增大。MDEA含量在5.1%1.2%内增加,乳液粒径逐渐减小,电导率逐渐增大。MDEA含量在5.1%⁶.8%内增加,乳液粒径先减小再增大,电导率先增大后减小再增大。MDEA含量不变时,BY3305含量在12.0%6.8%内增加,乳液粒径先减小再增大,电导率先增大后减小再增大。MDEA含量不变时,BY3305含量在12.0%³5.9%内增加,乳液粒径先增大后减小,电导率逐渐增大。     

阳离子水性聚氨酯的合成与性能

采用不同聚合工艺对5种聚酯或聚醚二元醇、4种二异氰酸酯与N.甲基二乙醇胺亲水扩链剂合成阳离子水性聚氨酯进行了研究.结果表明,多元醇中加入亲水扩链剂后再加入多异氰酸酯进行加成聚合的工艺有较好的适用性,可制备稳定的阳离子水性聚氨酯.在35℃下进行水分散所得阳离子聚氨酯的乳液性能和膜力学性能好于70℃水分散的聚氨酯,其中拉伸强度最大可提高3倍以上.对不同亲水扩链剂含量和硬段含量的阳离子水性聚氨酯的研究表明,硬段含量达到30%(ω)以上时,亲水扩链剂用量增加,乳液的粒径变小,稳定性增加,聚氨酯膜的拉伸强度提高.由热性能分析可知,硬段含量达40%(ω)以上时,水性阳离子聚氨酯膜中的软、硬段有序结构被破坏,而其玻璃化转变温度在15℃以上.     

水基羧酸型含锆盐聚氨酯乳液的制备及性能研究

以聚己内酯二元醇、脂环族二异氰酸酯为主要原料,二羟甲基丁酸(DMBA)为亲水性扩链剂,丁二醇为小分子扩链剂,硅烷偶联剂及三羟甲基丙烷为内交联剂,碳酸锆铵为外交联剂,采用丙酮法成功合成了固含量≥50%的水基羧酸型含锆盐的水性聚氨酯(WPU)乳液。通过红外光谱(FTIR)及核磁共振氢谱(1H NMR)对试样的结构进行了表征。考察了DMBA用量、碳酸锆铵用量对WPU乳液及胶膜性能的影响。结果表明:当DMBA的用量为6.02%、碳酸锆铵的用量为0.74%时,乳液粒径及黏度适中,胶膜的耐水性和热稳定性较佳,拉伸强度可达34.92 MPa,断裂伸长率为222.16%。     

有机硅改性水性聚氨酯在合成革中的应用研究

以聚酯二元醇(PBA2000)、二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,1,4-丁二醇(BDO)小分子扩链剂,通过在聚氨酯中加入聚有机硅二元醇(分子量1 000),控制R值不变,改变有机硅二元醇比例合成一系列的聚氨酯乳液,并对有机硅水性聚氨酯及其在合成革中的应用性能进行研究。结果表明,有机硅二元醇的引入使水性聚氨酯乳液粘度由37.27 Pa·s降低到19.35 Pa·s,胶膜吸水率由18.8%减小到12.5%,拉伸强度逐渐降低,作为涂饰剂用于合成革顶层,使合成革干、湿色牢度分别由3.5、4等级提高到5,展色性良好。     

生态合成革用高固含量水性聚氨酯乳液的合成

以异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、聚四氢呋喃二醇、聚己内酯二醇等为主要原料,以2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)和N-60胺基磺酸盐作为亲水性扩链剂,合成了一系列高固含量水性聚氨酯乳液。分别考察了n(—NCO):n(—OH)、软段组成、扩链剂种类及用量对乳液固含量及性能的影响。结果表明:n(—NCO):n(—OH)为1.3:1.0,软段聚醚与聚酯的摩尔比为1:2,DMBA质量分数为1.5%,N-60胺基磺酸盐质量分数为0.2%时,合成的水性聚氨酯乳液固含量高、黏度低、稳定性好、综合性能优异,适合制备生态合成革。     

用磺酸型亲水扩链剂制备高固含量聚氨酯乳液

以聚(四氢呋喃-co-氧化丙烯)二醇为软段、异佛尔酮二异氰酸酯为硬段,以1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)作为亲水扩链剂,用自乳化法合成了一系列稳定的高固含量聚氨酯乳液,分析了DHPA用量对乳液及其胶膜性能的影响。结果表明:所得聚氨酯乳液的粒径呈多元分布,乳胶粒子呈球形;乳液为假塑性流体;随着DHPA用量的增加,乳液平均粒径逐渐减小,粒径分布变窄,固含量不断增大,当DHPA质量分数为7%时,乳液的总固物质量分数可达61%。乳液具有较好的高、低温及贮存稳定性能。随着DHPA用量的增加,聚氨酯乳液胶膜的拉伸强度逐渐增大,扯断伸长率则先增大后减小;当DHPA质量分数为5%时胶膜的综合力学性能最佳;DHPA用量对胶膜的热稳定性没有明显影响。     

悬臂型阳离子水性聚氨酯分散体的合成

以2-乙基 -2-羟甲基氧杂环丁烷与二甲胺为原料,合成了一种亲水离子位于聚氨酯结构的侧链、且结构中不含有 β氢的阳离子亲水扩链剂 ——N,N-二甲基 -2-（二羟甲基）丁胺（DMDMOBA）,将其作为扩链剂合成了阳离子水性聚氨酯。采用 ¹H NMR和液质联用对 N,N-二甲基 -2-（二羟甲基）丁胺进行结构表征,采用马尔文激光粒度仪对阳离子水性聚氨酯乳液的粒径进行测试,采用拉伸试验机对聚氨酯胶膜拉伸强度进行测试。结果表明：与常用阳离子亲水扩链剂 N-甲基二乙醇胺（MDEA）比较,新型扩链剂合成的阳离子水性聚氨酯的亲水离子位于聚氨酯侧链,其自乳化能力好于主链型阳离子水性聚氨酯,且具有更好的抗黄变性能,合成的水性聚氨酯胶膜力学性能也优于主链型阳离子水性聚氨酯。     

含有磺酸基团的水性聚氨酯的制备及性能

采用预聚体合成法,以二羟甲基丙酸(DMPA)和自制1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)为亲水扩链剂制备一系列含有磺酸基团的水性聚氨酯微乳液。利用FTIR对DHPA和聚氨酯的结构进行表征,证实了目标产物DHPA的生成,并作为亲水扩链剂引入PU链上。研究结果表明,随着DHPA含量增大,乳胶粒平均粒径从139.31 nm减小至57.75 nm,且粒径分布宽度变窄,胶膜的拉伸强度由43.0 MPa增加至55.7 MPa,断裂伸长率从361%增加至430%。TEM照片显示,乳液分散均匀,形貌规整,呈圆球状。乳液表观黏度随着剪切速率增加而下降,呈假塑性流体特征。     

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%。     

扩链方式对水性聚氨酯结构与性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）、扩链剂1,4-丁二醇（BDO）及亲水扩链剂二羟甲基丙酸（DMPA）为主要原料制备水性聚氨酯（WPU）。对相同的原料配比,采用不同分步扩链法和一步扩链法,将亲水基团引入到分子链的不同位置,对产物的性能进行了表征。结果表明,在相同亲水基团含量下,采用分步扩链法使亲水基团靠近软段相时,乳液粒径最小,且材料的力学性能和耐水性最好。     

A-95制备水性环氧树脂及其性能研究

以乙二胺基乙磺酸钠(A-95)为亲水扩链剂,与环氧树脂(E-44)反应制备了水性环氧树脂。研究A-95与E-44的反应温度、亲水扩链剂含量、扩链时间及R值等对乳液粒径及稳定性的影响。并探讨合成水性环氧树脂与固化剂的配比对涂膜性能的影响。通过红外光谱(FTIR)表征水性环氧树脂的结构,激光粒度仪测定了乳液的粒径及ζ电位。结果表明,乳液的平均粒径随着亲水扩链含量的增加而减小,ζ电位的绝对值增大,乳液稳定性增加。R值增大,乳液的平均粒径增大。当A-95与E-44的物质的量比为8时,制备的环氧树脂乳液平均粒径为54.42 nm,稳定性较好。当树脂与固化剂质量比为4/1时,得到的涂膜耐水性较好、力学性能较优异。     

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.     

磺酸型亲水单体扩链制备水性聚氨酯的研究

以聚氧化丙烯二醇（N210）和2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）为原料,以自制的磺酸型亲水单体1,2-二羟基-3-丙磺酸钠（DHPA）作为扩链剂,制备了磺酸型水性聚氨酯乳液;研究了R（NCO/OH）值、DHPA含量对乳液及胶膜力学性能的影响,通过红外光谱对产物的结构进行了表征。结果表明,随着R值的增大,乳液的黏度下降,胶膜的拉神强度增大,断裂伸长率下降;同时,当R为2时,随着DHPA的增加,乳液的平均粒径变小,乳液的稳定性逐渐增强,胶膜的拉伸强度逐渐增大,断裂伸长率则先增大后减小。当DHPA为5％时,胶膜的力学性能最佳。     

亲水扩链剂对水性聚氨酯性能的影响

本文以1,2-二羟基-3-丙磺酸钠（DHPA）为亲水扩链剂,探讨了DHPA含量的改变对水性聚氨酯乳液及其涂膜性能的影响,实验结果表明：DHPA含量在5％～7％之间可获得比较稳定的乳液;随着DHPA含量的增加,乳液的粒度变小,粒径的分散性变窄;涂膜拉伸强度增强,伸长率下降。