聚氨酯-聚丙烯酸互穿网络聚合物乳液的合成

以甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇、二羟甲基丙酸、1,4 丁二醇、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯等为原料,采用原位乳液聚合工艺合成聚氨酯聚丙烯酸酯乳液.研究了单体含量对乳液及胶膜性能的影响.实验结果表明:随着乙烯基单体含量的增加,乳液稳定性下降;胶膜的断裂伸长率降低,硬度和耐水性增加.当乙烯基单体的质量分数为35%时,乳液的稳定性大于365 d,胶膜的断裂伸长率为482%,摆杆硬度为0.68,吸水率为18.7%.红外光谱分析表明合成了聚氨酯聚丙烯酸酯.     

聚酯二元醇合成聚氯酯丙烯酸酯复合乳液的研究

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、自制聚酯二元醇、二羟甲基丙酸（DMPA）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）为主要原料,合成了聚酯型聚氨酯丙烯酸酯（PUA）复合乳液,研究了不同相对分子质量的聚酯二元醇、聚氨酯制备时不同NCO／OH比值、添加三羟甲基丙烷（TMP）含量、及合成PUA时不同PU／PA的比值对最终制备的聚氨酯丙烯酸酯复合乳液及涂膜性能的影响。结果表明：1500～2000相对分子质量的聚酯二元醇：在TMP添加量为2％、NCO／OH为1．6～1．8,PU／PA以4：6合成出的PUA,有着较好的制备稳定性和贮存稳定性,其涂膜硬度、耐水性和耐醇性较好。     

高性能水性聚氨酯乳液的合成及表征

高性能环保的丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液是当前涂料工业研究的一个热点。以甲苯二异氰酸酯（TDI-80）、聚醚二元醇（N210）、二羟甲基丙酸（DMPA）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）为主要原料,采用原位乳液聚合法,先制得水性聚氨酯（PU）预聚物／乙烯基单体混合物,然后加入引发剂,自由基乳液聚合得到聚氨酯．丙烯酸酯（PUA）复合乳液。研究发现PUA乳液的性能及外观与NCO／OH比值、二羟甲基丙酸（DMPA）含量、中和度等密切相关。当NCO／OH的摩尔比为1,3～1．4,—COOH含量约2．6％（质量分数）,中和度=90％-100％时,所得PUA乳液外观好、性能佳。     

丙烯酸酯改性蓖麻油基水性聚氨酯乳液的制备

以改性蓖麻油(MCO)、聚碳酸酯二醇(PCDL)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)等为原料合成水性聚氨酯种子乳液,通过MCO的双键活性位实现丙烯酸酯(AC)单体的种子乳液聚合,得到聚氨酯–丙烯酸酯(PUA)乳液。通过FT–IR(傅里叶变换红外光谱)分析、激光粒度仪、旋转黏度计研究了AC单体含量及配比、助剂用量对PUA乳液性能的影响。通过电子拉力试验机、耐水试验和动态力学分析仪研究了不同AC含量PUA膜的力学、耐水和动态力学性能。结果表明:通过种子乳液共聚,PUA均显示一个玻璃化温度,说明聚丙烯酸酯与聚氨酯具有较好的相容性;当n(MCO):n(PCDL)=1.2,n(甲基丙烯酸正丁酯):n(甲基丙烯酸甲酯)=0.9,w(乳化剂SDS)为2.0%,w(引发剂AIBN)为0.2%时所合成的PUA稳定性最好,且具有适中的黏度和较好的粒径分布;随AC含量的提高,PUA胶膜耐水性提高,胶膜硬度和弹性模量逐渐提高,拉伸强度和伸长率均在w(AC)为10%时出现最大值。     

聚氨酯改性含桐油聚丙烯酸酯乳液的制备与性能

以水性聚氨酯(PU)为种子乳液,甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、桐油等为主要原料,采用半连续种子乳液聚合法制备聚氨酯改性含桐油聚丙烯酸酯乳液(WPUA)。通过红外线光谱(FTIR)表征胶膜的结构,同时测定胶膜的力学性能、耐酸耐碱性等。结果表明,当桐油的含量(桐油质量占丙烯酸酯单体质量的百分数)为4%时,随着PU含量(PU预聚体质量占丙烯酸酯单体质量的百分数)增加,胶膜铅笔硬度增大,耐酸碱性增强,拉伸强度增大,附着力增加。当PU的含量为10%时,附着力为0级,耐酸性为132 h,拉伸强度为7.1 MPa,胶膜铅笔硬度为3H。     

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。     

非离子型聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的研究

以甲基烯丙基聚乙二醇醚(HPEG-2000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料合成端甲基烯丙基聚氨酯(HPU),然后将该亲水性齐聚物中间体与丙烯酸酯单体(AC)按不同质量比进行乳液聚合,得到非离子型聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)复合乳液。通过红外分析、力学性能测试和热重分析等对PUA复合乳液及胶膜性能进行研究。结果表明,与纯聚丙烯酸酯(PA)乳液相比,PUA乳液凝胶率降为0且成膜性能明显改善。PUA胶膜与PA胶膜相比,耐热性和耐水性较好,断裂伸长率增大但拉伸强度降低。当HPU/AC质量比为20/80时,PUA胶膜综合性能达到最佳。     

无皂乳液聚合制备PUA乳液的稳定性研究

采用无皂乳液聚合法制备丙烯酸酯一聚氨酯复合乳液（PUA）。HEMA作为交联剂引入到聚氨酯主链上,利用核壳交联制得复合乳液。研究了不同的合成工艺、丙烯酸酯单体、DMPA及HEMA含量,引发剂种类等对乳液稳定性的影响。研究发现,将丙烯酸酯单体溶胀于水性聚氨酯乳液中再进行聚合可大大提高乳液的稳定性;采用1．0％～12％的AIBN为引发剂、DMPA质量分数为4．5％、HEMA质量分数为4．0％～4．5％、丙烯酸酯单体质量分数为30％时,可制得外观及稳定性良好的PUA复合乳液。     

聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液的动态力学性能

采用种子乳液聚合法合成了聚氨酯一聚丙烯酸乙（丁）酯[PU／PE（B）A]复合乳液。并研究了不同组成对复合乳液性质、相客性、阻尼性能及拉伸性能的影响。耐水性及稳定性测试表明，随PE（B）A含量的增加，涂膜的耐水性变好，而乳液的稳定性变差。动态力学性能测试（DMS）表明，合成的PU／PE（B）A复合乳液为半相容体系，其相容性随PE（B）A含量的增加而增强。DMS和拉伸试验表明PU／PEA／P（B）A（质量比50／25／25）复合乳液具有优良的阻尼性能、抗拉强度和断裂伸长率，可用作宽温域阻尼涂料。     

PUA共聚乳液及其胶囊的性能研究

采用甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG)。丙烯酸为原料,通过分子设计合成了带有双键的PU预聚体。用此预聚体与丙烯酸酯类单体进行共聚,通过测定乳液的粘度、粒径分布、胶膜的机械性能和热性能等方法,讨论了此预聚体用量对乳液和胶膜性能的影响。结果显示：随着预聚体用量的增加,共聚乳液的稳定性、粘度逐渐下降、乳液粒径有较大的变化;PUA共聚乳液胶膜的光泽度、附着力在预聚体用量为4％时最好,其胶膜的抗冲击强度及硬度均好于相应的PA乳液胶膜。     

四配位硅/丙烯酸醋改性水性聚氨醋的制备及性能

采用四配位硅单体对丙烯酸酯、聚氨酯杂合水分散体进行改性,制备出具有核壳结构的共聚乳液(Si-PUA).研究了MMA添加量对Si-PUA乳液及涂膜性能的影响.并利用红外光谱(IR)、热失重(TG)、差示扫描量热(DSC)分析等手段分别进行了表征.研究表明:随着MMA含量的增加,体系聚合稳定性变差,MMA的适合添加量为Si-PUA总质量的20%～30% ; PUA涂膜的耐水性和耐溶剂性明显优于PU涂膜,而用四配位硅单体改性后的Si-PUA涂膜,改性效果更加显著.IR表明,MMA、四配位硅单体是参加了聚合反应;DSC表明通过MMA和四配位硅的改性,使得PU的软段和硬段的相容性增加.TG表明改性后的水性聚氨酯耐高温性能有所提高.     

水性聚氨酯/苯丙复合乳液的合成及其在表面施胶中的应用

以N-甲基二乙醇胺(MDEA)为扩链剂制备了水性聚氨酯(PU)乳液,并用其与苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸羟乙酯混合单体制备了PU/苯丙(PUA)复合乳液,用傅里叶变换红外光谱表征了复合乳液的结构,考察了PU及复合乳液性能的影响因素,并研究了复合乳液的表面施胶性能.结果表明,在-NCO/-OH(摩尔比)为1.7～1.9、MDEA质量分数为10%、中和度为100%的条件下,合成了平均粒径为75 nm左右的水性PU;当反应温度为80 ℃时,PUA复合乳液呈乳白色且无凝胶产生;当BA∶ St(质量比)为1.5～2.0∶ 1.0时,PUA复合乳液的抗水性较好;当BA质量分数由30%增加到40%时,PUA复合乳液的粒径增大,粒径分布变宽;在室温下用质量分数为0.2%的PUA复合乳液对原纸进行表面施胶时,纸张的施胶度达到33%;在105 ℃下,仅需很短的熟化时间下机纸张的施胶度可达95%.     

Morphology and particle size of nanograde polyurethane/polyacrylate hybrid emulsions

Poly(urethane acrylate) (PUA) composite particles were prepared by seeded surfactant‐free emulsion polymerization. The aqueous polyurethane (PU) dispersions were used as seed particles. The diameters of the seed particles of the aqueous PU dispersions and PUA composite latexes were measured by dynamic light scattering. The microstructures of the PUA composite emulsion particles were observed by transmission electron microscopy. The influences of the amount of the hydrophilic chain extender, the types of initiators, and the PU/polyacrylate (PA) weight ratios on the diameters of the aqueous PU and composite emulsions were also studied. The results showed that the PUA composite emulsions formed a core–shell structure with PU as the shell and with PA as the core. The diameter of the PU seed particles and the particle size of the PUA composite emulsions greatly depended on the amounts of the hydrophilic chain extender used in the preparation of the PU seed; when the hydrophilic chain extender concentration was 7.4%, the average diameter of the PUA composite emulsion particles showed the minimum value. The types of initiators and PU/PA weight ratios did not have a significant influence on the diameter of the PUA composite latex particles. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2009     

聚脲/丙烯酸酯乳液的合成及性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚胺D-2000、二羟甲基丙酸(DMPA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)为原料,合成双键封端的聚脲预聚体,再通过种子乳液聚合法,与丙烯酸酯单体聚合,制备聚脲/丙烯酸酯(PUAA)乳液。研究了R值、DMPA用量以及聚脲(PUA)与聚丙烯酸酯(PA)质量比对合成乳液稳定性、耐水性、力学性能等的影响。红外光谱分析表明聚脲与丙烯酸酯成功接枝。实验结果表明:R值为1.6时,乳胶膜吸水率最低;而随R值增大,乳胶膜的拉伸强度增大,断裂伸长率减少。实验优选DMPA的用量占PUA预聚体的5.0%,PUA与PA质量比为2∶3~1∶2,制得的PUAA乳液稳定,吸水率低,力学性能好。     

含磷聚丙烯酸酯聚氨酯乳液的制备与性能研究

在聚氨酯(PU)的合成过程中引入以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸等制备的预乳液,在一定的温度下引入偶联剂继续反应得到PUA乳液。引入磷酸酯功能单体,制得了耐水效果优良的水性PUA乳液。考察了偶联剂种类、偶联剂用量、磷酸酯功能单体用量对乳液和漆膜性能的影响。结果表明:采用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMP-TA)为偶联剂得到的PUA乳液性能最佳,引入磷酸酯功能单体得到稳定性出色、耐水时间达到500 h、涂膜附着力1级、无闪蚀现象的PUA乳液。红外分析表明:PU-AC交联得到PUA,磷酸酯功能单体以共价键的形式在PUA中存在。     

In-situ polyurethane/polyacrylate microemulsion formation: the effects of acrylic content in wood coating application

In-situ surfactant-free emulsion polymerization was utilized to prepare polyacrylate/polyurethane (PUA) microemulsions in the absence of surfactant and organic solvent. For this purpose, PUA with higher acrylate content was successfully prepared, with the aim to reduce the coating cost. The dynamic light scattering results showed that the particle size of PUA microemulsion displayed a unimodal distribution and the particle size was ranged from 33 to 61 nm. In comparison with PUA prepared with conventional miniemulsion polymerization, the particle size distribution coefficient dropped by one order. Atomic force microscopy, together with thermogravimetric analyzer, demonstrated good compatibility and interaction between PU and acrylic components, and no phase separation was detected even at 58 wt% acrylic content. With the incorporation of acrylic component, the thermal stability and maximum stress were improved. The maximum stress greatly increased from 4.6 to 30.9 MPa, and the maximum stress of in-situ PUA was nearly three times larger than that of PUA prepared by miniemulsion polymerization. The effects of acrylic content on water resistance, pencil hardness, adhesion, and impact strength of wood coating were evaluated. With increasing the acrylic content, the water resistance and pencil hardness increased, though the impact strength of in-situ PUA films was slightly reduced.     

亲水单体对聚氨酯丙烯酸复合乳液性能的影响

采用种子乳液聚合法,以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N210)、二羟甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要原料合成了聚氨酯丙烯酸(PUA)复合乳液。考察了DMPA对PUA乳液的制备和性能的影响;确定了DMPA的添加工艺及中和度。发现随DMPA添加量增加,PUA乳液的外观变好,乳液粒径变小,乳液黏度增大,乳液凝胶量降低,稳定性变好。随DMPA添加量增大,PUA乳液涂膜的吸水率增大,涂膜的耐水性越差。综合得到w(DMPA)=7 5%,采用后添加DMPA的工艺,且DMPA的中和度90%～100%,可得到性能优异的PUA复合乳液。     

蓖麻油和环氧树脂改性水性聚氨酯-丙烯酸酯的合成与表征

以甲苯二异氰酸酯(TD I)、聚醚型多元醇(N210)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等为主要原料,蓖麻油(C.O.)和脂肪族环氧树脂(RE)为交联剂,以原位乳液聚合法制备出聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)复合乳液。以无皂乳液聚合法合成了聚丙烯酸酯乳液(PA),再与聚氨酯(PU)乳液机械混合得到PU/PA共混乳液。探讨了蓖麻油C.O.、RE对复合乳液及涂膜性能的影响,烯丙氧基羟丙基磺酸钠(COPS-1)用量对共混乳液和涂膜性能的影响。结果表明,C.O.、RE分别占PU干质量的5.0%～7.0%和2.0%～3.0%,COPS-1占单体总质量的2.0%时,乳液和涂膜综合性能较好。PUA比PU/PA柔韧性好、断裂伸长率高及附着力好,硬度低,成本高。红外光谱分析发现,PUA与PU/PA中—NH—全部形成氢键。TEM观察到,PUA形成核-壳结构的粒子,粒径较小。通过AFM扫描发现,PUA存在硬段与软段的微相分离。     

Micromorphology and mechanism of polyurethane/polyacrylate membranes modified with epoxide group

Polyurethane/polyacrylate (PUA) composite emulsions were synthesized based on the presence of preformed polyurethane chains. Glycidyl methacrylate (GMA), an acrylate monomer, was introduced into the system. Surface tension measurements assured the surface activities of the polyurethane emulsion. Dynamic light scattering (DLS) result showed that the average diameters and polydispersity were increased with the increment of GMA content. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) result indicated that the upper surface was rich in PU phase. The peak deconvolution results of XPS also confirmed the formation of PUA. The crosslinking degree and tensile strength were both enhanced due to the reaction between the carboxyl groups and the epoxide groups. Thermo gravimetric analysis (TGA) of the membranes showed that the thermal stability enhanced and the decomposition temperature was much higher than the pure PU membrane. X-ray diffraction (XRD) analysis, together with differential scanning calorimetry (DSC) results, demonstrated the amorphous nature of the PU matrix. Atomic force microscopy (AFM) observation performed the extremely flat membrane.