不需预保护羟基的侧链亲水非离子水性聚氨酯的制备与性能

以酒石酸与聚乙二醇单甲醚(MPEG)为原料,在不需预保护酒石酸中羟基的情况下,经过酯化反应合成了酒石酸聚乙二醇单甲醚酯(TMPEG),以其为亲水单体通过预聚体法制备了一系列非离子型水性聚氨酯(TWPU)。通过1HNMR、FTIR、TGA、拉伸测试对TMPEG和TWPU进行了结构表征与性能测试。考察了亲水单体TMPEG质量分数对TWPU贮存稳定性、力学性能、吸水率的影响。结果表明：当TMPEG质量分数为24%（以TMPEG、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、乙二胺反应合成的预聚体的总质量为基准,下同）时,TWPU乳液平均粒径为85nm,TWPU胶膜接触角为84°,拉伸强度为7.9MPa,断裂伸长率为768%。     

非离子型水分散性聚氨酯的制备及性能研究

主要讨论了以聚乙二醇为亲水单体,聚醚多元醇N220为多元醇制备非离子水性聚氨酯乳液。讨论了亲水单体的用量,NCO与OH比例对聚氨酯乳液及干膜性能的影响。并比较了阴离子型,阳离子型和非离子型聚氨酯乳液的性能。     

一种高固含量阴非离子水性聚氨酯的制备与性能研究

在聚氨酯(PU)链段中同时引入阴离子亲水单体和侧链为非离子的双羟基亲水单体(A-100),可以合成出一种稳定的高固含量阴非离子型水性聚氨酯(WPU)。讨论了软段种类、A-100用量等对WPU乳液的固含量及WPU胶膜性能的影响。结果表明:以聚碳酸酯二元醇(PCD)为软段,并引入适量的A-100,可以明显提高WPU乳液的固含量;当w(A-100)=4.2%时,WPU胶膜的综合性能最好;与聚环氧丙烷二元醇(PE220)相比,由PCD和A-100制备而成的WPU,其固含量较高(为57%)、综合性能较好。     

高固含量阳离子水性聚氨酯的性能研究

以聚酯二元醇为软段、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和N-甲基二乙醇胺(N-MDEA)为主要原料,采用丙酮法合成了高固含量(约50%)的CWPU(阳离子水性聚氨酯),并着重探讨了N-MDEA含量、软段种类对该CWPU的基本性能、结晶性能、力学性能和粘接性能等影响。结果表明:当w(N-MDEA)=5.5%～7.0%(相对于预聚体质量而言)时,可制得稳定的高固含量CWPU;软段的结晶性越好,高固含量CWPU的力学性能和粘接性能越高;当软段为聚己二酸己二醇酯(PHA)时,相应高固含量CWPU的邵A硬度(84)、拉伸强度(55 MPa)和剥离强度(初始剥离强度、24 h剥离强度为68.2、90.4 N/25 mm)相对最大,可作为胶粘剂使用。     

聚酯型阳离子水性聚氨酯乳液的合成研究

采用聚酯二醇(JW2503)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)为基本原料，用丙酮法合成了聚酯型阳离子水性聚氨酯乳液。讨论了NC0／OH量比、MDEA的加入方式及其用量、反应温度等因素对乳液性能的影响。实验结果表明，当合成条件为：NCO／OH量比为2．7，MDEA的用量占树脂的6％-7％，且采用饥饿加料的方式滴加MDEA，初聚体合成温度为60—65℃，引入亲水扩链基团的扩链反应温度为40℃，中和度90％-100％时，合成的聚酯型阳离子水性聚氨酯乳液具有较好的贮存稳定性，且涂膜的耐水性和机械性能良好。     

全氟烷基侧链改性阳离子水性聚氨酯的制备与应用研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃二醇(PTMG1000)、1,4-丁二醇(BDO)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、三羟甲基丙烷(TMP)等为主要原料,通过全氟乙基辛醇(FEOH)封端改性,制备了含全氟烷基侧链的阳离子含氟水性聚氨酯乳液。通过红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)对其结构与膜性能进行了表征,并且将其作为纸张防水防油剂用于表面施胶,对处理后纸张表面的水和液体石蜡接触角及纤维形态进行了研究。结果表明,聚氨酯分子链中的全氟烷基成膜时产生了较大取向作用,含氟基团向空气/聚合物界面伸展,有明显的"趋表"现象,这有利于形成低能表面,对聚合物内部分子形成了很好的保护作用,使涂膜具有较高的耐热降解性能。当表面施胶质量分数为0.3%时,纸张即可达到优异的防水防油效果,水接触角达到134.7°,液体石蜡接触角达到119.2°。     

水性聚氨酯的改性及水性聚氨酯涂料

介绍了几种水性聚氨酯的改性技术,并对水性聚氨酯涂料的配制及其应用作了相关概述。     

Influence of fluorine-containing side chain on the properties of waterborne polyurethane-urea

In order to prepare waterborne polyurethane with excellent water resistance and thermodynamic properties, a series of side chain fluorinated waterborne polyurethane-urea (FWPU-UA) was synthesized with polytetramethylene ether glycol, N-(2-methyl-1,3-propanediol-2′-)-perfluoro-1-butanesulfonyl amine (NPBA), isophorone diisocyanate, and isophoronediamine. With the increase of NPBA content, the weight loss temperature, glass transition temperature, and tensile strength of FWPU-UA were all improved. Gaussian fitting analysis of infrared data and density functional theory simulation proved that the introduction of fluorine side chains increased the interaction of hydrogen bonding in the FWPU-UA. X-ray photoelectron spectroscopy analysis indicated that the aggregation of fluorine atoms on the surface of film were caused by the migration and enrichment of fluorine side chains. Furthermore, the water resistance of polyurethane-urea film could be significantly improved by adding a small amount of NPBA, and the seven-day water absorption rate of polyurethane-urea film was reduced from 30.13% to 12.55%.     

改性水性聚氨酯及其粘接性能

综述了水性聚氨酯的改性方法,包括环氧树脂改性、丙烯酸酯改性、有机硅改性、有机氟改性、纳米材料改性、复合改性。比较了各种改性方法的优缺点,指出了水性聚氨酯胶粘剂所存在的问题,展望了水性聚氨酯胶粘剂改性发展趋势。     

聚酯型水性聚氨酯的合成和性能研究

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚酯二元醇、二羟甲基丙酸等为主要原料合成了聚酯型水性聚氨酯乳液。研究了三羟甲基丙烷(TMP),二羟甲基丙酸(DMPA),异氰酸酯基与羟基物质的量比(n/n)等对水性聚氨酯耐水性能、稳定性以及力学性能等的影响。结果表明,当n/n为NCO OH NCO OH2,DMPA含量为6%,TMP加入量0.6%,水性聚氨酯性能最佳。     

一种非离子型水性聚氨酯表面活性剂的合成及性能

以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、蓖麻油和聚乙二醇(PEG)等为主要原料,通过逐步聚合得到一种非离子型水性聚氨酯表面活性剂,并利用红外光谱对其结构进行了表征。讨论了加料方式、蓖麻油用量、PEG400用量、亲水单体等因素对产品性能的影响。实验结果表明,当n(蓖麻油)∶n(TDI)∶n(PEG400)=1∶9∶11时,采用先加入蓖麻油,然后滴加TDI,最后加入PEG的加料方式,能够合成得到综合性能较好的非离子型水性聚氨酯表面活性剂。对该表面活性剂在水相中的表面活性进行了测试,所制得的非离子型水性聚氨酯表面活性剂(PU-1)的相对分子质量为3 650,其临界胶束浓度约为27 g/L,水溶液的最低表面张力为44 mN/m。     

环氧树脂改性含硅自消光水性聚氨酯树脂的制备及性能

以聚己二酸1，4－丁二醇酯多元醇(PBA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸（DMPA）、1，4-丁二醇（BDO）、端羟丙基聚二甲基硅氧烷(PDMS)和环氧树脂(E-51)为单体合成聚氨酯预聚体，三乙胺（TEA）作为中和剂，乙二胺（EDA）作为后扩链剂，合成了一系列环氧树脂改性含硅自消光水性聚氨酯树脂乳液。采用粒度分析仪测定乳液粒径、FTIR表征胶膜表面结构、SEM观察胶膜表面，并分析了胶膜的光泽度、水接触角、热力学等性能。结果表明：在n(PBA)：n(PDMS)=1:2的条件下，环氧树脂添加量为5 %时，乳液粒径为1152 nm，胶膜60?光泽度为3.4；水接触角为107.3?，疏水性能最优；胶膜拉伸强度可达24.42 MPa，断裂伸长率在362 %，力学性能最优；胶膜热失重50 %时温度较未添加E-51的胶膜提高了18.3 ℃。     

环氧树脂对层压复合用水性聚氨酯性能的影响

采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)、二羟甲基丙酸(DMPA)、环氧树脂等原料制备了层压复合用水性聚氨酯(WPU)胶粘剂,考查了环氧树脂用量对其性能的影响。结果表明,随着环氧树脂用量的增加,WPU乳液黏度增加,粒径逐渐变大,稳定性变差;经环氧树脂改性的WPU,胶膜的耐水性优于未改性胶膜,力学性能得到提高。     

三嗪基含氟扩链剂改性水性聚氨酯的合成

利用三聚氰氯（CC）、八氟戊醇（OFP）和乙醇胺（MEA）间的反应先合成了三嗪基含氟扩链剂CC-F，在此基础上制备出系列三嗪基含氟扩链剂改性水性聚氨酯CC-FPUF。利用FTIR和1HNMR对其结构进行表征，并用DLS、XRD、XPS、SEM、WCA和电子万能试验机探究了CC-FPUF制备中所用CC-F的含量(以CC-F、IPDI、CMA-1044、DMPA、S104、TMP和TEA的总质量为基准，下同）对CC-FPUF的乳液粒径、聚合物形态、胶膜形貌、表面元素组成、疏水性能和力学性能的影响。结果表明，随着CC-F含量的增加，CC-FPUF的乳液粒径、胶膜疏水性能和胶膜拉伸强度均有所增加。当CC-F的含量达到8%（CC-FPUF-8）时，胶膜的水接触角最高达到125.8°，相比不含氟的水性聚氨酯（PU）和CC-FPUF-0（CC-F的含量为0）分别增加了60.9°和34.1°；此时胶膜的拉伸强度最大，相比CC-FPUF-0增加了24.47 MPa。胶膜CC-FPUF-8表现出优异的疏水性能和良好的力学性能。     

一种含磷自修复水性聚氨酯的合成及性能

采用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和聚丙二醇（PPG）为原料,通过前扩链的方式将二羟乙基二硫化物（HEDS）引入到水性聚氨酯（WPU）分子链中,并用含磷阻燃剂OP550进行阻燃改性,成功制备了兼具阻燃和自修复两种特殊功能的水性聚氨酯（OHWPU）,研究了阻燃剂OP550对本征型自修复水性聚氨酯的性能影响。结果表明,OP550含量为20%时制备的OHWPU（OHWPU-20%）极限氧指数达到29.0%,相比HWPU提高了7.4%;在80 ℃,修复时间为3 h的条件下,OHWPU-20%的拉伸强度为4.71 MPa,损伤后的自修复效率达到107.9%。     

HDI/IPDI对水性聚氨酯及胶膜性能的影响

采用预聚体分散法制备了一系列固含量为50%的水性聚氨酯(WPU),并通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、粒径分析仪、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、拉力试验机等仪器进行表征,研究了HDI/IPDI摩尔比对WPU的乳液性能和胶膜结晶性能、力学性能、耐水性能,以及基材EVA/PVC粘接性能的影响,分析了不同摩尔比的HDI/IPDI和粘接时间与WPU胶黏剂对EVA/PVC粘接性能的关系。研究发现,随着HDI/IPDI摩尔比增加,水性聚氨酯的乳液性能、软硬段的结晶性都得到提高,而胶膜拉伸强度呈先增大后减小的趋势,断裂伸长率则先减小后增大。所有WPU胶膜都有很好耐水性,胶膜吸水率都在5.0%（质量）以下。粘接实验结果表明,WPU胶黏剂对EVA/PVC具有优异的粘接性能,24 h后可对基材产生界面破坏,随着HDI/IPDI摩尔比增加,胶黏剂的粘接强度增大。当HDI/IPDI=7∶1时,水性聚氨酯的综合性能最好。     

脂肪族水性聚氨酯胶膜的合成和性能研究

用傅里叶变换红外光谱以及凝胶渗透色谱对异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）型脂肪族水性聚氨酯胶膜进行了结构表征及分子量分布测试。在此基础上，详细研究了影响胶膜拉强度，断裂伸长率，24h吸水率等性能的关键因素。结果表明：用IPDI为原料合成的脂肪族中性聚氨酯胶膜的耐光性比用甲苯二异氰酸酯为原料合成的芳香族水性聚氨酯胶膜强；异氰酯基/羟基（NCO/OH，摩尔比）对胶膜的拉伸强度和断裂伸长率有显著影响。NCO/OH增大，胶膜的拉伸强度也增大；NCO/OH越大，胶膜越硬，断裂伸长率越小，亲水基团含量越大，胶膜24h吸水率也越大，胶膜的耐水性越低。     

水性聚氨酯材料研究现状

根据国内外近几年来的研究现状，从原料单体的结构、交联改性和复合改性出发，论述了国内外水性聚氨酯的研究进展，讨论了复合改性水性聚氨酯的研究进展。     

氨基硅油微乳液改性水性聚氨酯的合成和性能

合成了水性聚氨酯乳液和氨基硅油(AEAPS)微乳液改性水性聚氨酯乳液,研究了两种水性聚氨酯的性能及在织物上的涂层效果。结果表明,当氨基硅油相对于聚丙二醇的质量百分比为8.18%时,有机硅改性水性聚氨酯乳液的离心稳定性好,乳液胶膜表面硅原子的质量分数为0.92%;该有机硅改性水性聚氨酯软段相与硬段相的微观相分离增大,乳液胶膜的耐水性能和热稳定性提高;该有机硅改性水性聚氨酯乳液作为织物涂层剂时,可以赋予织物柔软、滑爽的风格。     

高固含量聚醚型水性聚氨酯的合成与影响因素

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和六次甲基二异氰酸酯(HDI)为硬段、聚醚(N-220)为软段,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性物质、乙二胺为后扩链剂和三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂等,合成了高固含量的聚醚型水性聚氨酯(WPU)乳液。采用衰减全反射红外光谱(ATR)对其结构进行了表征,并探讨了溶剂(丙酮)和DMPA含量、反应过程中预聚体的黏稠度、扩链剂的加料顺序和扩链时间等因素对WPU乳液固含量的影响。实验结果表明,在保持其他条件不变的情况下,即n(-NCO)∶n(-OH)=1.2∶1、m(HDI)∶m(IPDI)=2∶1和n(TMP中-OH)∶n(聚醚中-OH)=1∶4、w(DMPA)=1.5%(相对于树脂而言)且w(丙酮)=50.4%～75.5%(相对于树脂而言)时,在预聚反应过程中,若体系较稀(即黏度较低),在乳化时先加入乙二胺,待反应4～7min后再加入水,如此易制得稳定的高固含量(40%～46%)聚醚型WPU乳液。