超支化水性聚氨酯的合成与表征

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二乙醇胺(DEOA)及二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,合成超支化聚氨酯核HBPU-0;以IPDI、聚四氢呋喃(PTMEG)及DMPA等原料合成线性聚氨酯,然后,将线性聚氨酯接枝到HBPU-0上,制备了一种具有超支化结构的水性聚氨酯,产物具有良好的水分散性和耐水性,其中HBPU-6的24h吸水率为6%,48h吸水率为11%,72h吸水率为18%。通过红外光谱对产物结构进行了表征。采用电子万用试验机和热失重分析仪对产物的性能进行测试,结果表明,所制备的水性超支化聚氨酯具有良好的力学性能和热稳定性,HBPU-6的拉伸强度为16.8MPa,热分解温度达到238℃。     

有机氟改性超支化水性聚氨酯的合成与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和二乙醇胺(DEOA)为原料,合成出了超支化聚氨酯核HBPU-0;以IPDI、聚醚多元醇(N220)、DMPA及甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)等原料合成带有双键的线型聚氨酯,然后将线型聚氨酯接枝到HBPU-0上,再与甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)反应,制备了有机氟改性的超支化水性聚氨酯。通过红外光谱和核磁共振对聚合物进行表征,并研究了加入HEMA对乳液粒径、乳液的机械稳定性以及胶膜的力学性能、水接触角、吸水率和热性能的影响。测试结果表明,随着有机氟含量的增加,乳液水接触角和粒径增大,胶膜的拉伸强度升高,断裂伸长率下降,吸水率下降。加入有机氟后,胶膜耐热性有所提高,当有机氟含量为10%时,综合性能最佳,此时乳液粒径为145nm,胶膜的水接触角为93.4°,拉伸强度为11.7MPa,断裂伸长率为360%,48h吸水率为6.12%。     

聚四氢呋喃醚二醇脂肪族超支化聚氨酯的合成及表征

利用聚四氢呋喃醚二醇(PTMG,Mn=2000)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,以二月桂酸二丁基锡(DBTDL)为催化剂,通过逐步聚合反应合成了—NCO封端的聚氨酯预聚体(PPU),通过单因素实验,根据反应过程中异氰酸酯基团和羟值含量的变化规律,优化出了PPU的合成条件:反应温度75℃,反应时间为1.5h,m(DBTDL)=0.007%(以IPDI和PT-MG2000的总质量计)。再通过接枝使PPU与端羟基超支化聚合物(HPAE)共聚反应制备得到一种新型超支化聚氨酯(HBPU)。经过单因素实验分析方法优化出了HBPU的合成条件为反应温度75℃,反应时间4h。分别利用FT-IR和综合热分析对PPU和HBPU的结构以及热稳定性进行了表征。     

甘油芳香型超支化聚氨酯的合成及表征

以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和丙三醇(GCR)为原料,低温下反应生成AB2型活性中间体,再升温,同时加催化剂合成超支化聚氨酯(HBPU)。反应中得到的超支化聚氨酯的分子量为1.1368×104,支化度约为0.4,玻璃化转变温度为111℃。硬脂酸改性的超支化聚氨酯熔点为55.1℃,而且与线型聚氨酯(TDI-N220共聚)共混后,均在其含量为15%左右时,共混物的拉伸强度和延伸率达到最大值,分别为空白试样的3.4和3.2倍。     

紫外光固化超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备及性能

采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)与聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)反应生成线型的分子结构,再加入甘油得到具有超支化结构的聚氨酯预聚体,接枝上丙烯酸酯制得超支化聚氨酯丙烯酸酯(PUA)。通过红外分析、核磁共振氢谱、凝胶渗透色谱和热重分析等对PUA的结构和性能进行了表征,讨论了甘油和丙烯酸酯的加入比例、反应时间和温度等因素对PUA性能的影响。研究结果表明,合成了预期结构的超支化PUA;10 min左右即可快速UV固化成1 mm厚膜;随着交联剂含量的增加,2种PUA的拉伸强度均达到50 MPa以上;拉伸剪切强度接近0.8 MPa;固化膜沸水中的吸水率低于5%,丙酮中的溶胀率低于300%,在酸或碱溶液中浸泡7 d,无起泡、起皱和发白等现象。     

一种新型UV固化超支化水性聚氨酯的合成及性能研究

以异佛尔酮二异氢酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、端羟基聚醚改性硅油(THPDMS)、二羟甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为主要原料,合成了单NCO封端的聚氨酯预聚物,然后将其接枝到二季戊四醇(Di-PE)核分子上,合成一种新型UV固化超支化水性聚氨酯树脂。通过调节有机硅含量制备出一系列不同有机硅含量乳液及胶膜,对其结构、性能进行表征。实验结果表明,随着有机硅含量增加乳液粒径逐渐增大、分布变宽,胶膜耐水性和热稳定性增强。拉伸强度先增大后降低。     

超支化聚氨酯增韧环氧树脂的性能研究

采用超支化聚氨酯(HBPU)作为增韧剂,制备环氧树脂的复合材料,并测试其力学性能和热学性能,并对复合材料的断面进行微观形貌表征。结果表明:在HBPU的含量在10%(质量分数)时,冲击强度达到最大值(强度为32.02kJ·m-2)材料的冲击强度提高将近200%,弯曲性能也有所提高同样的变化趋势。复合材料的力学性能随着代数的增大而增大。复合材料的断面呈应力发白现象,电镜图片也呈现出蜂窝状,进一步验证了超支化聚氨酯的空穴化和相分离理论韧性机理的合理性。复合材料的Tg随添加量增加而下降,随代数增加而增加。     

超支化聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液的制备与阻尼性能的研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(PTMEG)和丙烯酸酯类单体为主要原料,三羟甲基丙烷(TMP)和自制的超支化聚氨酯(HBPU)为交联剂,合成了聚氨酯(PU)/聚丙烯酸酯(PA)水性乳液。热重分析(TGA)及动态力学分析(DMA)研究表明,采用两种交联剂合成的聚合物耐热性能相差不大,均具有良好的阻尼性能(阻尼因子tanδ约为0.75,tanδ>0.3的温度范围约为60℃);随着PA组份含量的增加,阻尼性能越好。     

超支化聚氨酯的合成与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚乙二醇2000(PEG2000)为单体,通过逐步聚合反应合成了-NCO封端的聚氨酯顸聚体(PPU);再通过接枝使PPU与端羟基超支化聚合物(HPAE)共聚得到一种新型超支化聚氨酯(HBPU).利用红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR)、热重分析仪(TGA)、X射线衍射(X...     

乙二胺化氧化石墨烯-羟基硅油/超支化聚氨酯三元复合材料的制备与性能

采用乙二胺部分还原修饰氧化石墨烯（GO）获得EGO,并将其作为改性剂。以异氟尔酮二异氰酸酯、聚醚二元醇、羟基硅油（HPMS）和二羟甲基丙酸等主要原料合成含硅线性聚氨酯（HPMS/LPU）,然后将其接枝在实验室自制多羟基超支化聚氨酯核（HBPU-0）上,最后与EGO反应,制备了乙二胺化GO改性的含硅超支化聚氨酯（EGO-HPMS/HBPU）。利用FTIR、Raman、XRD、XPS、TEM、AFM、SEM和TG等分别对EGO-HPMS/HBPU三元复合乳液及其胶膜的形貌和性能进行了表征,并研究了EGO和羟基硅油含量对EGO-HPMS/HBPU复合材料综合性能的影响。结果表明,当添加0.5wt% EGO且变量为HPMS时,EGO在聚氨酯基体中稳定分散,与单一改性材料相比,其协同改性复合材料EGO-4wt% HPMS/HBPU综合性质最佳,此时,其不同失重条件下热解温度的提高展示材料良好的稳定性,24 h吸水率降至5.13%,水接触角为101.3°,EGO-4wt% HPMS/HBPU的拉伸强度与断裂伸长率分别为11.18 MPa和553.2%,获得了疏水、手感光滑柔软的复合产品。     

亲水扩链剂和中和剂对环氧聚氨酯乳液性能的影响

以二羟甲基丙酸(DMPA)作为亲水扩链剂,三乙胺(TEA)为中和剂,环氧树脂为大分子扩链剂,合成了环氧聚氨酯复合乳液(PUE)。讨论了DMPA和TEA的加入方式、DMPA的含量及中和度对PUE乳液及涂膜性能的影响。结果表明:随着DMPA用量和中和度的增加,PUE乳液的外观、稳定性变好,粘度增大,粒径减小,涂膜的硬度和拉伸强度提高;吸水率随着DMPA用量的增加先减小后增大,随中和度的提高而增大。把质量分数为6%的DMPA溶于NMP,在反应后期加入到体系中,当中和度为90%～100%,采取后中和的工艺时,可得到综合性能较好的PUE乳液。     

含磷双环戊二烯酚醛固化剂的合成及固化环氧树脂的性能

合成了一种含磷酚醛型环氧树脂固化剂DCPD-DOPO,通过红外光谱和核磁共振谱对其化学结构进行了表征,采用凝胶渗透色谱测量了其相对分子质量。以DCPD-DOPO、苯酚型酚醛树脂(PF8020)或其复合物为固化剂,双酚A环氧树脂(DGEBA)为基料,制备了不同磷含量的阻燃环氧树脂。通过热重分析、差示扫描量热分析研究了环氧树脂固化物的热性能和阻燃性能;通过极限氧指数(LOI),垂直燃烧实验和锥形量热法研究了固化后环氧树脂固化物的燃烧特性。结果表明,DCPD-DOPO固化的环氧树脂的LOI可达31.6%,垂直燃烧性能达到UL94 V-0级,玻璃化转变温度(T_g)为133℃。采用DCPD-DOPO与PF8020复合物固化的环氧树脂的T_g提高到138℃以上,LOI值略有降低,但仍能通过UL 94V-0测试。DCPD-DOPO与PF8020添加DCPD-DOPO后,复合固化的环氧树脂的热释放速率峰值及总释热量较PF8020固化的环氧树脂大幅度降低。此外,还用Kissinger法对环氧树脂固化反应动力学进行了研究。     

环氧-聚氨酯复合乳液的合成及表征

以甲苯二异氰酸酯(TDI-80)、聚醚二醇(N220)、二羟甲基丙酸(DMPA)、环氧树脂为主要原料,合成了环氧-聚氨酯复合乳液。主要讨论了环氧树脂对水性聚氨酯乳液及其涂膜性能的影响。实验结果表明,环氧-聚氨酯乳液的表面张力、粘度,涂膜的硬度、耐水性及力学性能随着环氧树脂用量的增大而增强,但乳液外观和稳定性变差,故适宜的环氧树脂添加量为4%～8%。采用傅里叶变换红外光谱、粒径分析仪、凝胶渗透色谱(GPC)、透射电镜(TEM)对乳液和涂膜进行了表征。傅里叶变换红外光谱分析表明,环氧树脂的环氧基和羟基都参与了反应。粒径分析仪和凝胶渗透色谱分析显示,加入环氧树脂后,水性聚氨酯(WPU)分散体粒径和分子量增大,粒径分布和分子量分布均变宽。     

乙二胺化氧化石墨烯改性超支化聚氨酯-含丙烯酸酯复合乳液的制备与表征

采用乙二胺与丙烯酸丁酯依次对氧化石墨烯(GO)进行改性引入乙烯基(MGO),然后与丙烯酸酯类(含羟基)单体聚合获得含-OH的MGO/PA;同时在超支化聚氨酯核外围接枝线性聚氨酯获得含-NCO的超支化聚氨酯预聚体,两者混合后缩聚并交联,经乳化获得乙二胺化GO改性超支化聚氨酯-含丙烯酸酯复合乳液。通过红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜、原子力显微镜、扫描电镜、热重分析等对材料进行表征,并探讨了不同含量MGO对乳液力学稳定性、胶膜耐水性、热性能以及力学性能的影响。结果表明,乙二胺对GO改性成功,剥离更完全且分散性很好。当引入聚丙烯酸酯(PA)固定含量为16%,随着MGO含量的增加,胶膜的水接触角、拉伸强度、吸水率均呈现先增加后降低的趋势,当MGO质量分数为0.46%时,与HBPU基体有较好的相容性,复合材料的综合性能最佳,其热分解温度提高了29℃,胶膜表面水接触角为99.7°,24 h吸水率为5.21%,拉伸强度为15.37 MPa,断裂伸长率为445.3%。     

低分子量HTPB聚氨酯弹性体的制备及其性能

为改善高固含量高聚物黏结炸药(PBX)和丁羟推进剂的工艺性能,以低分子量的端羟基聚丁二烯(HTPB)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,选用一缩二乙二醇(DEG)为扩链剂,采用二步法制备了聚氨酯弹性体。研究了催化剂用量对浆料黏度的影响,固化参数R及扩链剂用量对HTPB聚氨酯弹性体力学性能的影响。试验结果表明,当催化剂质量分数为0.004%时,适用期可达5 h;R值为1.1,DEG羟基含量占反应总羟基量的60%时,聚氨酯弹性体力学性能较好,拉伸强度达7.60 MPa,断裂伸长率达540.21%。动态力学分析(DMA)测试结果显示,低分子量HTPB聚氨酯弹性体有两个明显的玻璃化转变温度,说明样品存在明显的微相分离结构。     

磨碎玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备及力学性能研究

用硅烷偶联剂对磨碎玻璃纤维表面进行改性,并制备玻璃纤维/环氧树脂复合材料,采用超声分散对复合材料分散处理,探讨不同磨碎玻璃纤维粉质量比对环氧树脂基复合材料压缩、拉伸性能的影响。研究表明,添加磨碎玻璃纤维后,环氧树脂的强度和硬度显著增强。当磨碎玻璃纤维掺量在15%~25%之间时,复合材料的综合力学性能最好,其压缩强度、压缩模量、拉伸强度最高达到67.1 MPa、1.68 GPa、57.6 MPa,与纯环氧树脂相比提高了24%、35%、34%;断裂伸长率随着掺量的增加逐渐降低,当含量达到30%时比纯环氧树脂的降低了48%,表明添加玻璃纤维粉后环氧树脂脆性增强。目数小粒径较大的玻璃纤维粉对环氧树脂力学性能增强效果更优,但影响程度不如含量对复合材料力学性能的影响大。     

新型可紫外光固化水性聚氨酯的制备与表征

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚酯二元醇Pol-1256、二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,采用预聚体法制备了水性聚氨酯预聚体,然后用自制的扩链剂对该预聚体进行扩链,并用丙烯酸羟乙酯(HEA)对扩链后的预聚体进行封端,最后中和乳化,制备了高紫外光(UV)固化基团含量的可UV固化水性聚氨酯乳液。采用FTIR对产物的结构进行了鉴定,利用旋转流变仪对分散体的流变性能进行了表征,通过TGA分析了UV固化膜的耐热性能,并对其拉伸性能进行了测试。研究结果表明:所制扩链剂符合预期结构特征,所得产物符合可UV固化的水性聚氨酯结构特征;乳液呈现出剪切变稀的特征,属于假塑性流体;UV固化膜具有良好的耐热性能,同时具有较高的断裂伸长率和良好的拉伸强度。     

MAP-POSS/不饱和环氧树脂混杂光固化膜制备与性能

由KH-570水解缩合制备甲基丙烯酰氧基丙基笼型倍半硅氧烷(MAP-POSS),并将其与不饱和环氧树脂组成自由基-阳离子混杂光固化体系。用红外光谱(FT-IR)表征固化过程特征吸收峰的变化;测试MAP-POSS含量对固化膜表面水接触角、硅元素分布以及涂膜力学性能、热性能的影响。结果表明:MAP-POSS的加入增加了体系的交联度,提高了涂膜的疏水性、热稳定性和玻璃化温度(Tg)。当MAP-POSS含量为12%(质量分数,下同)时,Tg增加了16.9℃。当MAP-POSS含量为15%时,涂膜对水的接触角由58.0°增大到94.2°。MAP-POSS的加入使涂膜的冲击强度先增加后减小。