基于聚碳酸酯二元醇的高固含量聚氨酯分散体的合成与表征

以聚碳酸酯二元醇(PCDL)结合聚四氢呋喃(PTMG)为软段,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,以N-(2-氨乙基)-2-氨基乙烷磺酸钠(AAS)为亲水单体,采用丙酮法制备了固含量在50％以上的高性能、高固含量聚氨酯分散体( PUDs).结果表明,随着亲水基团含量(HGC)的增加,PUD胶粒平均粒径变小,黏度增加;随着n(PCDL)∶n(PTMG)的减小和n(-NCO)∶n(-OH)(R值)的增加,PUD胶粒平均粒径变大,黏度减小.粒径分布随着亲水基团含量的增加而变窄,随着n(PCDL)∶n(PTMG)的减小和R值的增加而变宽.TEM显示在亲水基团较多时,聚氨酯分散体胶粒呈规则的球形结构,随着亲水基团含量的增加,胶粒的尺寸减小,且形状不规则的胶粒逐渐减少.力学性能测试显示PUD胶膜具有优良的机械性能,拉伸强度高达40 MPa,断裂伸长率可达1 700％.动态力学分析表征显示,PUD胶膜的玻璃化转变温度(Tg)随着PCDL含量减少而降低.     

不同软段结构的磺酸盐阴/非离子型高固含量聚氨酯分散体的研究

以磺酸盐聚醚二元醇和聚乙二醇单甲醚作为亲水单体,不同软段结构的多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),乙二胺(EDA)为原料,采用预聚体法制备固含量50%以上的聚氨酯分散体(PUD).研究表明:PUD的ζ电位处于-50～-80 mV之间,分散体具有良好稳定性.平均粒径处于100～140 nm之间,粒径多分布于90～160 nm范围内.透射电镜(TEM)表征显示:分散体胶粒呈大小不一的球形结构.PUD的黏度随剪切速率的增加而下降,呈现假塑性流体的特征.PCDL/PTMG基PUD膜具有优良的耐水性和力学性能.     

粒料法合成聚氨酯分散体及性能的研究

以聚四氢呋喃二醇(PTMG)为软段,异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水单体,采用粒料法合成了聚氨酯离子聚合物粒料,制备了固含量为40%的聚氨酯分散体(PUD),研究了亲水含量和硬段含量对分散体性能及其胶膜性能的影响。PUD的ζ电位处于30~60 mV,黏度小于1100 mPa s。随着亲水含量增加,平均粒径减小,粒径分布变窄,黏度升高;硬段含量增加,平均粒径增大,粒径分布变宽,黏度降低。透射电镜显示,溶胶粒子呈大小不一的球形结构。PUD胶膜吸水率在3.15%~6.67%。力学性能测试表明硬段含量增加,断裂伸长率降低,拉伸强度增强。DMA测试显示胶膜出现相分离,有硬段和软段两个玻璃化转变温度。随着硬段含量增加,相分离程度提高,软段玻璃化温度降低,硬段玻璃化温度升高。     

基于磺酸盐的阴/非离子型高固含量聚氨酯分散体的合成与表征

采用磺酸盐聚醚二元醇（SPPG）和聚乙二醇单甲醚（PEOM）为亲水单体,聚碳酸酯二醇（PCDL）、聚四氢呋喃二醇（PTMG）、异佛二酮二异氰酸酯（IPDI）、乙二胺（EDA）为原料,通过预聚体法制备了固含量50%以上的聚氨酯分散体（PUD）。研究表明,PUD的ζ电位处于-45～-65 mV之间,分散体稳定性优异。平均粒径处于80～140 nm之间,粒径多分布于60～200 nm范围内,磺酸盐基团的增加使胶粒平均粒径变小,粒径分布变窄;NCO/OH摩尔比和PCDL的增加使胶粒平均粒径趋于变大,[JP+2]粒径分布变宽。透射电镜（TEM）显示,分散体胶粒呈大小不一的球形结构。PUD的黏度随剪切速率的增加而下降,呈现假塑性流体的特征。     

基于氨基羧酸盐的聚氨酯分散体的合成与表征

以乙二胺和丙烯酸甲酯为原料,采用Michael加成反应合成了新型亲水单体N-(2-氨基乙基)-氨基丙酸钠(AAA-Na)。研究表明,得到了预期结构的AAA-Na。以AAA-Na作为亲水单体,以聚己二酸1,4-丁二醇酯(PBA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、乙二胺(EDA)和二乙醇胺(DEA)为原料,采用丙酮法合成了固含量40%以上的聚氨酯分散体(PUD)。PUD的ζ电位处于-40～-60mV之间,具有良好的稳定性。亲水基团含量(HGC)的增加使PUD胶粒平均粒径变小,黏度增加。透射电镜(TEM)显示,PUD胶粒多为大小不一的球形结构,呈二元分布。PUD胶膜的拉伸强度都超过17MPa,伸长率在1400%左右;邵氏硬度都超过80;吸水率不超过10%。TGA测试显示PUD胶膜的起始分解温度约为270℃,至500℃时基本分解完毕。     

基于芳香族聚酯的磺酸盐型聚氨酯分散体的合成与表征

以磺酸盐聚醚二元醇(SPPG)为亲水单体,聚邻苯二甲酸酐己二醇酯(PHPA)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和乙二胺(EDA)为原料,采用丙酮法合成了固含量50%以上的芳香聚酯型聚氨酯分散体(PUD)。研究表明,分散体表面张力处于34~45 m N/m,对基材有较好的润湿能力;PUD平均粒径100~250 nm,粒径分布多处于50~200 nm,具有良好的稳定性。分散体表面张力、平均粒径、黏度、粒径分布受亲水基团含量、R值和扩链度的影响,呈现一定变化规律。透射电镜(TEM)显示,PUD胶粒为大小不一的球形结构,呈二元分布。分散体呈假塑性流体特征。黏合强度测试表明,样品对不同种类的PVC、木材具有良好的黏合性能。     

基于磺酸基/羧基高固含量聚氨酯分散体膜性能的研究

以磺酸盐聚醚二元醇(SPPG)和二羟甲基丙酸(DMPA)作为亲水单体,以聚己二酸己二醇新戊二醇酯(PHNA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、哌嗪为原料,采用丙酮法合成了固含量(固体质量分数,以下同)50%左右的聚氨酯分散体(PUD)。研究表明,PUD平均粒径在100～250 nm,黏度均在650mPa.s以下,PUD胶膜的断裂伸长率最高可达2 400%,拉伸强度最大为15 MPa;动态力学分析表明,胶膜的玻璃化温度在-50～-35℃,随n(—NCO)/n(—OH)增加,PUD胶膜的玻璃化转变温度升高;热重分析显示,PUD胶膜在280℃开始分解,PUD胶膜的吸水率在3%～7%。     

软段对氨基磺酸盐型高固含量聚氨酯分散体性能的影响

以N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸钠(AAS-Na)为亲水单体,以不同结构的多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和乙二胺(EDA)等为原料,采用丙酮法合成了固含量为50%的磺酸盐基聚氨酯分散体(PUD)。研究结果表明:PUD的ζ电位均低于-30mV,平均粒径在230～290nm之间,黏度均低于800mPa·s,呈现假塑性流体的特征;PUD胶膜的吸水率均低于10%,具有良好的耐水性能;PUD胶膜的结晶行为和力学性能受软段影响较大,起始分解温度为275℃,具有良好的热稳定性,能满足一般场合的使用要求。     

硬段组成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)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)为主要原料合成了水性聚氨酯乳液,并通过FT-IR、DSC、粒径分析表征手段,研究了硬段组成中HDI和IPDI的相对含量对乳液及成膜性能的影响。结果表明:随着HDI含量的增加,乳液粒径变大,粒径分布变窄,乳胶粒子的ξ电位变小,乳液稳定性变差,HDI含量的增加促使了软硬两相的结晶;HDI规整的线型结构提高了聚氨酯胶膜的柔韧性,随着HDI含量的增加,断裂伸长率增大,拉伸强度降低,吸水率降低,但在HDI含量过高时,增加了软硬两相的相容性,吸水率出现微弱的上升。     

基于聚天冬氨酸酯的磺酸盐型聚脲分散体的成与表征

以马来酸二丁酯（DBM）和己二胺（HDA）为原料,通过Michael加成反应合成了天冬氨酸酯二聚物（AE）;AE与己二异氰酸酯（HDI）反应制得含末端仲胺和乙内酰脲环的聚天冬氨酸酯聚脲低聚物（PAE）;以N-〖DK〗(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸钠（AAS）为亲水单体,PAE、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、乙二胺（EDA）为原料,采用丙酮法合成了磺酸盐型聚脲分散体（PUD）。采用FT-IR表征了AE和PAE的结构;聚脲分散体的ζ电位处于-48～-58 mV之间,具有良好的稳定性;随着亲水单体含量的增加,分散体黏度增加,平均粒径减小;TEM结果显示分散体胶粒为大小不一的球形结构,呈多元分布;拉伸实验表明聚脲分散体胶膜断裂伸长率大于450%;邵氏硬度在40～50之间;TGA显示其起始分解温度约为200℃,至450℃聚合物基本分解完毕。     

磺酸盐型水性聚氨酯胶粘剂的研究

以聚己二酸-1,4-丁二醇酯(PBA)和聚丙二醇醚(PPG)为软段、N-(2-氨乙基)-2-氨基乙磺酸钠(AAS-Na)为亲水基团、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,采用丙酮法合成了磺酸盐型水性聚氨酯(WPU)分散体(PUDs),并以此作为WPU胶粘剂的基体树脂。结果表明:不同配方的PUDs乳液均具有较低的黏度(1 000 mPa.s)、较小的粒径(200 nm)、较高的固含量(≥50%)和较好的储存稳定性(180 d无沉淀),不同配方的PUDs胶膜均具有良好的耐热性(250℃以下无降解)和耐水性(吸水率4%);当w(PPG)=4%、n(HDI)∶n(IPDI)=9∶1时,PUDs胶粘剂的成品剥离强度达到最大值(13.52 N/mm),此时初期剥离强度也相对较高(2.11 N/mm)。     

软硬段比对磺酸盐型水性聚氨酯性能的影响

以聚己二酸乙二醇酯二醇(PBA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为主要原料,以乙二胺基乙磺酸钠为亲水性扩链剂,合成了固含量为50%的磺酸盐型水性聚氨酯(WPU)乳液。考察了软硬段比对乳液黏度、粒径及其分布、聚合物重均相对分子质量(Mw)、胶膜结晶性以及力学性能等影响。结果表明:当软硬段比值为2.96时,可以制得固含量为50%的磺酸盐型WPU乳液,其平均粒径为146.0 nm、黏度为143 mPa.s,聚合物Mw为128 488,结晶熔融温度为50℃,结晶性相对最好;此时WPU胶膜的拉伸强度(31.6 MPa)和断裂伸长率(1 702%)相对较大;WPU胶粘剂的初始剥离强度(118.6 N/cm)和最终剥离强度(156.3 N/cm)相对最高。     

室温自交联功能单体N,N'-二双丙酮丙酰胺基乙二胺的合成与应用

利用乙二胺与双丙酮丙烯酰胺间的Michael加成反应合成了含酮羰基的新型扩链剂N,N'-二双丙酮丙酰胺基乙二胺,用¹H NMR和¹³C MNR证实了结构。聚己二酸新戊二醇酯、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)预聚后加入N,N'-二双丙酮丙酰胺基乙二胺扩链得到含酮聚氨酯预聚物,预聚物经分散、乙二胺扩链后得到聚氨酯分散体。研究了含酮扩链剂用量对分散体及其膜性能的影响。结果表明随N,N'-二双丙酮丙酰胺基乙二胺的增加,聚氨酯分散体的粒径增大、黏度减小。己二酸二酰肼交联后能明显提高WPU胶膜的力学性能。     

Preparation and Properties of Water-borne Polyurethanes

Following a prepolymer mixing process, polyurethane (PU) anionomer dispersions were prepared from polyethylene adipate glycol (PEA), isophorone diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI) and dimethylol propionic acid (DMPA) as a potential ionic centre. Effects of prepolymer molecular weight, PEA molecular weight, hard segment content, DMPA content, degree of neutralization and mixed diisocyanates have been studied in terms of particle size and viscosity of emulsion, and surface, mechanical and dynamic mechanical properties of the emulsion-cast films. Particle size decreased and emulsion viscosity increased with increase in prepolymer molecular weight and PEA molecular weight, DMPA content, the degree of neutralization and IPDI content in mixed isocyanate systems. The decrease in particle size was due to increased chain flexibility and/or hydrophilicity of the PU. The mechanical and dynamic mechanical properties of the PU ionomer dispersions were interpreted in terms of soft segment–hard segment phase separations, hard segment content, chain flexibility and coulombic forces. © of SCI.