水性侧链含氟聚氨酯的制备与性能分析

为提高水性聚氨酯的综合性能,以侧链含氟聚醚多元醇、聚醚N210、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)为主要原料,采用自乳化法合成了水性含氟聚氨酯分散体。研究了影响水性侧链含氟聚氨酯分散体的粒径、粒径分布、固含量、乳胶膜的热性能与耐酸碱性能的因素。结果表明:制备的侧链含氟聚氨酯分散体具有较小的粒径和较好的稳定性,其乳胶膜具有较好的耐化学品性和耐热性能。     

含氟二醇扩链的含氟水性聚氨酯的制备及其性能研究

以聚醚三醇、自制的含不同氟原子数的含氟二醇、1,6-己二异氰酸酯(HDI)和亚硫酸氢钠等为原料合成了一系列热反应性含氟水性聚氨酯。通过红外光谱及19F-NMR谱对预聚体和水性聚氨酯干膜的化学结构进行了表征;通过TGA及AATCC标准对含氟聚氨酯膜的热稳定性及拒水拒油性能进行了研究。结果表明,WPU膜的初始热分解温度与聚氨酯分子中氟原子数相关,含氟原子越多,耐热性越好。膜及其整理织物的拒水拒油性能优异。     

聚丁二烯型含氟聚氨酯弹性体的合成及性能研究

以端羟基聚丁二烯(HTPB)、二元氟醇(F(OH)2)、1,4-丁二醇(BDO)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、含氟丙烯酸酯类单体(FA)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,合成了软段型和共聚型两种含氟聚氨酯弹性体。并通过全反射傅里叶红外光谱表征了其结构。对比研究了软段型含氟聚氨酯(SHFTPU)和共聚型含氟聚氨酯(CHFTPU)以及聚氨酯树脂(HTPU)的流变行为、光固化动力学、疏水性以及热稳定性。结果表明,共聚型含氟聚氨酯(CHFTPU)的流变性较好;引入15%氟链段时,软段型含氟聚氨酯(SHFTPU)和共聚型含氟聚氨酯(CHFTPU)薄膜的水接触角从85.6°分别上升到了111.8°和105.2°,且CHFTPU型薄膜接触角大于SHFTPU型薄膜;热分解温度从379℃分别上升到402℃和415℃,CHFTPU型薄膜的热稳定性较好;CHFTPU体系的双键转化率达到80%以上,较SHFTPU和HTPU体系更高。     

含PDMS侧链的水性聚氨酯的制备及性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚酯二元醇(PCL)、二羟甲基丙酸(DMPA)、三乙胺(TEA)、乙二胺(EDA)、氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷(AEAPPDMS)等为原料,采用二次自乳化法,合成系列含PDMS侧链的改性水性聚氨酯(SiPU)。探讨了AEAPPDMS含量对乳液粒径、黏度与涂膜耐水性、机械强度的影响。结果表明:改性后的水性聚氨酯综合性能良好,水性聚氨酯的主链上引入PDMS侧链导致涂膜的吸水率显著下降。     

含氟水性聚氨酯的制备及其性能研究

采用八氟戊醇(F8)改性水性聚氨酯,制备了含氟水性聚氨酯(FWPU),并且通过红外光谱对FWPU的结构进行了表征。研究了F8含量对FWPU乳液及其涂膜的影响。研究表明,F8的加入,明显提高了涂膜的耐水性能。当F8含量为8%时,涂膜的吸水率从未改性的12.2%减少到3.1%,接触角从80°提高到108°。乳液粒径先增大后减少,当F8含量为4%时,乳液粒径最大,达到157 nm。TGA测试结果表明,改性后的FWPU涂膜热稳定性有所提高。     

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。     

无溶剂含氟水性聚氨酯丙烯酸酯的制备及性能研究

采用无皂乳液原位聚合法,制得无溶剂FWPUA(有机氟改性聚氨酯/丙烯酸酯)复合乳液,研究了HFBA(丙烯酸六氟丁酯)含量对FWPUA胶膜性能的影响。研究结果表明:乳胶粒呈现核壳结构,粒径小于100 nm,并随HFBA含量的增加而增大;当w(HFBA)=5%时,聚合物具有良好的热稳定性,吸水率低至3.71%,水滴静态接触角达到93.35o,浸水行为测试证明聚合物中氟基团在表面伸展,呈现低表面能和防水性能。     

端羟基聚丁二烯型水性聚氨酯的制备、性能及交联改性

以3,6-二氧杂-1,8-辛烷二硫醇(BOODT)与异氰酸酯后扩链制备端羟基聚丁二烯(HTPB)型水性聚氨酯(WPUHS)分散液,再在紫外光照射下通过硫醇与双键的反应对水性聚氨酯分散液进行交联改性。研究了HTPB含量对分散液的稳定性、WPUHS的耐水性及力学性能的影响。结果表明:当HTPB含量约为4%时,分散液的粒径、WPUHS的耐水性及力学性能相对较好。同时探讨了交联改性中光引发剂种类及光照时间对胶膜交联密度及力学性能的影响,结果表明:安息香二甲醚为引发剂时,交联后胶膜的交联密度及力学性能较优;且光照时间为1 h时胶膜力学性能最优。     

端羟基聚丁二烯丙烯腈改性水性聚氨酯的制备及性能研究

以端羟基聚丁二烯丙烯腈(HTBN)和聚己二酸-1,4丁二醇酯二醇(PBA)为软段,合成了阴离子型水性聚氨酯(WPU),并讨论了不同HTBN用量对WPU性能的影响。红外光谱表征了HTBN和WPU的结构;粒径、DSC、XRD、TG及拉伸测试表明:随着HTBN含量的增加,乳液的平均粒径、胶膜的拉伸强度和断裂伸长率呈先增加后降低的趋势,耐热性能得到明显提升,而结晶性却表现出略微的降低;当软段中HTBN质量分数为30%时,乳液平均粒径最大,为250 nm;当软段中HTBN质量分数为40%时,拉伸强度和断裂伸长率最高,分别为20.2 MPa和521%;而相比于WPU0,WPU2和WPU5的结晶度仅从26.1%降低到24.9%和19.5%。     

UV固化水性含氟聚氨酯的制备及其性能研究

选用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚酯多元醇（PCDL）、二羟甲基丙酸（DMPA）、甲基丙烯 酸羟乙酯（HEMA）、季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）、三乙胺（TEA）、甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFHMA）为 主要原料合成了一种UV固化水性含氟聚氨酯。采用FT-IR、1H NMR、光学接触角测量仪、粒度分析 仪、热重分析仪、电子拉力机等对涂膜的结构与性能进行了表征与测试。结果表明:随着甲基丙烯酸 十二氟庚酯的加入,乳液粒径变大,分布变宽,涂膜接触角明显变大,吸水率明显降低,热稳定性有所 提升,拉伸强度变大。当甲基丙烯酸十二氟庚酯添加量为6%时,涂膜综合性能最好。     

端羟基聚丁二烯丙烯腈改性水性聚氨酯的制备及性能

以端羟基聚丁二烯丙烯腈(HTBN)和聚己二酸-1,4丁二醇酯二醇(PBA)为软段,合成了阴离子型水性聚氨酯(WPU),并讨论了不同HTBN用量对WPU性能的影响。红外光谱表征了HTBN和WPU的结构;粒径、DSC、XRD、TG及拉伸测试表明:随着HTBN含量的增加,乳液的平均粒径、胶膜的拉伸强度和断裂伸长率呈先增加后降低的趋势,耐热性能得到明显提升,而结晶性却表现出略微的降低;当软段中HTBN质量分数为30%时,乳液平均粒径最大,为250 nm;当软段中HTBN质量分数为40%时,拉伸强度和断裂伸长率最高,分别为20.2 MPa和521%;而相比于WPU0,WPU2和WPU5的结晶度仅从26.1%降低到24.9%和19.5%。     

阳离子型水性UV固化含氟聚氨酯树脂的制备及性能研究

以二乙醇胺、甲基丙烯酸十三氟辛酯为原料,通过迈克尔加成反应合成一种含氟二元醇(F-DEA),并以此为含氟单体,通过缩合共聚的方法与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四亚甲基醚二醇(PTMG-1000)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)以及季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)反应合成一种阳离子型水性UV固化含氟聚氨酯树脂。利用FT-IR、1H-NMR等手段对产物的分子结构进行表征。采用粒径分析、接触角、X射线光电子能谱(XPS)以及各种性能测试手段,对乳液、光固化过程及涂膜性能进行分析研究。结果表明:在一定条件下,该树脂能稳定分散在水中,随着含氟量的增加,乳液粒径增大,但光固化效率有所降低,同时热处理后的氟碳链迁移至涂膜表面,所得的光固化涂膜各种性能较好,特别是耐水和耐酸碱性有明显改善。     

疏水侧链型水性聚氨酯缔合型增稠剂的制备与表征

以二醇甘油单油酸酯为扩链剂、聚乙二醇为亲水链段、异佛尔酮二异氰酸酯为连接点合成了疏水侧链型水性聚氨酯缔合型增稠剂(SHEUR)。研究了聚乙二醇的相对分子质量以及二醇甘油单油酸酯的含量对SHEUR性能的影响。对制备的SHEUR进行了红外表征,并进行了表面张力、临界胶束浓度(CMC)以及黏度性能测试。结果表明:SHEUR能够降低溶液表面张力至50 m N/m,在溶液中能够形成胶束;CMC与分子结构有关,降低亲水链段或增加疏水侧链能使CMC值降低,反之,CMC值升高;适当地增加亲水链段长度以及疏水侧链部分的含量,有助于提高SHEUR的自增稠效果。     

热反应性含氟水性聚氨酯的制备及其应用性能

由聚醚三醇、自制的不同氟原子含量的含氟三醇、1,6-己二异氰酸酯(HDI)和亚硫酸氢钠等原料合成了一系列热反应性含氟水性聚氨酯(FWPU)。通过红外光谱及~(19)F-NMR谱对预聚体和FWPU膜的结构进行了表征;通过热失重分析(TGA)及AATCC标准对FWPU膜及FWPU整理的织物的热稳定性及拒水拒油性能进行了研究。结果表明,该类热反应性含氟聚氨酯膜的热稳定性非常好,膜及其整理的织物拒水拒油性能优异。     

水性含氟聚氨酯乳液的合成及性能的研究

采用聚四氢呋喃醚二元醇和自制的含氟二元醇(DAF)作为软段,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)作为硬段,合成了水性含氟改性的聚氨酯乳液(FPU),并对其性能进行了研究。结果表明,随着含氟量的增加,PU膜接触角增大,当DAF质量分数达到15.1%时,接触角达到93.5°,此时氟在表面的富集基本达到饱和,增加趋势趋于平缓;随着含氟量的增加,FPU膜吸水率逐渐降低,并且在DAF质量分数达到15.1%时,吸水率为11%,随后下降的趋势也趋于平缓;以点滴法测FPU膜的表面性能,表明氟改性聚氨酯乳液胶膜的耐化学性比无氟的有所改善。     

含氟聚氨酯弹性体的制备及性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、端羟基聚丁二烯(HTPB)、氟代二醇、1,4-丁二醇(BDO)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为原料,经多步反应合成了可紫外光固化的疏水性聚氨酯弹性体。考察了氟代二醇用量对聚氨酯弹性体的相对分子质量大小、耐热性、疏水性、耐水性、机械强度的影响。结果表明,氟代二醇被成功引入到聚氨酯链段中。随着氟代二醇含量增加,聚氨酯相对分子质量逐渐减小,相对分子质量分布逐渐变宽;当引入8%的氟代二醇,所得聚氨酯弹性体的热分解温度从295℃升高到340℃,膜表面的接触角从82.5°上升到108.6°,吸水率从5.1%下降到1.6%,断裂伸长率及回弹率都明显上升,说明氟代二醇的引入改善了聚氨酯的耐热性、耐水性以及机械强度。     

含氟聚氨酯树脂的制备及性能研究

制备了具有优异拒水、拒油和易去污功能的含氟聚氨酯树脂。方法:通过自制的含氟烷基侧链的含氟二元醇扩链剂(PFDOL)、聚四氢呋喃(PTMEG)、二羟甲基丙酸(DMPA)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MD I)等原料,采用两步法制备了含氟聚氨酯树脂。结果:采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)表征了产物的结构。经产物处理后的棉布和皮革对水的静态接触角可以分别达到145°和128°。处理后皮革的拒水性可达10级,拒油性可达8级。同时研究了PFDOL和DMPA含量对产品拒水、拒油和易去污性能的影响,发现DMPA含量为9.73%时,样品仍具有优异的拒水、拒油性能,为制备阴离子型水性含氟聚氨酯提供了基础;DMPA含量为7.2%,F含量为19.2%时,样品具有较好的易去污性能。制备的含氟聚氨酯树脂可应用于纺织品的拒水、柜油整理和易去污整理,具备工业化生产的可能。     

含氟丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成及性能研究

采用聚四氢呋喃二醇(PTMG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料,甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为接枝剂,全氟辛基乙基丙烯酸酯(FA)为改性剂,合成了一系列含氟丙烯酸酯改性的水性聚氨酯乳液(WPUFA),并干燥成膜。考察了FA用量对WPU/WPUFA乳液及涂膜性能的影响,并采用红外光谱(FT-IR)、接触角、力学性能和热重分析(TGA)等手段对其进行表征。结果表明,FA成功接入到水性聚氨酯分子链中;随着FA含量增加,乳液粒径增大,胶膜接触角变大,吸水率变小,拉伸强度变大,断裂伸长率变小;FA的引入使胶膜耐热性能变好,当FA在胶膜中的质量分数为40%时,胶膜的综合性能最佳。     

水性聚氨酯用磺酸型扩链剂的制备与性能研究

以乙二胺与2-氯乙基磺酸钠为原料,优化合成条件为氢氧化钠调节反应液pH为10,2-氯乙基磺酸钠采用滴加的方式,以无水乙醇判断反应终点,合成了水性聚氨酯用磺酸型扩链剂N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸钠。采用红外光谱、核磁氢谱、核磁碳谱、X射线衍射、元素分析等手段对产物进行了表征和结构分析,结果表明:以本文所述方法制得的产物提纯后纯度可达98.2%,作为亲水扩链剂可成功制备出高固含量低黏度的磺酸型水性聚氨酯分散液。     

短链含氟丙烯酸酯对水性聚氨酯的改性研究

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚酯二元醇(PBA)、二羟甲基丙酸(DMPA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)等为主要原料,采用内乳化法制备出双键封端的水性聚氨酯(CCWPU);然后以该CCWPU作为甲基丙烯酸三氟乙酯(TFMEA)的大分子乳化剂,并与之发生共聚合反应,得到含氟水性聚氨酯(FPU)乳液。采用红外光谱(FT-IR)法、动态激光光散射(DLLS)法及静态接触角法等测试手段,研究了合成工艺、TFMEA用量等对FPU乳液粒径、耐水性能和接触角等影响。结果表明:当w(引发剂)=0.5%、反应温度为80℃和反应时间为4h时,随着TFMEA用量的增加,FPU胶膜对水的接触角由58°左右增至92.5°,FPU乳液的粒径从53nm增至96nm,FPU的耐水性能明显提高,并且经FPU乳液处理过的棉布具有超疏水性能。