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。     

软段含磺酸基或羧基的聚己内酯型聚氨酯分散体的结构与性能

采用预聚体直接分散法制备了总固物质量分数为40%的软段含磺酸基和软段含羧基的聚己内酯型聚氨酯分散体(PUD),并对其结构和性能进行了研究.结果表明,软、硬段比例相同的软段含离子PUD和硬段含离子PUD都具有良好的稳定性;与硬段含离子的PUD相比,软段含离子PUD的平均粒径小,粒径分布窄,黏度大,其胶膜的拉伸强度低,邵尔A硬度大,熔点和结晶度低.     

含有磺酸基/羧基高固含量聚氨酯分散体的合成与表征

以磺酸盐聚醚二元醇(SPPG)作为软段亲水单体,DMPA作为硬段亲水单体,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)、三乙胺(TEA)、哌嗪为原料,采用丙酮法合成了固含量50%以上软硬段均含亲水的聚氨酯分散体(PUD)。研究表明,PUD的ζ电位处于-52～-72mV之间,具有良好的稳定性。亲水基团含量(HGC)、HDI/IPDI摩尔比的增加使胶粒平均粒径变小,粒径分布变窄,黏度增加;—SO3Na/—COOH摩尔比的减小,使小粒子体积分数在21%～28%,黏度显著减小。透射电镜(TEM)显示,分散体胶粒多为大小不一的球形结构,呈多元分布。DMA显示PUD胶膜具有良好的软硬段相容性和耐寒性。     

高固含量双组分混合聚酯型水性聚氨酯的合成

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段、混合双组分聚酯二元醇和1,4-丁二醇(BDO)为软段、二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂、三乙胺(TEA)为中和剂和乙二胺(EDA)为后扩链剂等,采用预聚体分散法合成了系列高固含量的水性聚氨酯(WPU)乳液。以固含量、黏度和吸水率等为衡量指标,比较了不同聚酯二元醇的混合效果。结果表明:当混合聚酯中n(PBA或PCDL)∶n(PEBA或PCDL)=1∶1、w(DMPA)≈3.4%(相对于预聚体而言)、n(-NCO)∶n(-OH)=1.03∶1和中和度为96%时,由PBA2000/PCDL2000混合聚酯二元醇制取的WPU乳液,其固含量较高(48.70%)、黏度最低(542 mPa.s)且综合性能相对较好。     

Synthesis and characterization of high solid content aqueous polyurethane dispersion

Aqueous polyurethane (APU) dispersions having a solid content of 50% were synthesized using dimethyol propionic acid (DMPA) as the stabilizing moiety. The principal diols used were poly‐1,4‐butylene adipate glycol (PBA). The diisocyanates used in this study were a 30:70 blend of hexamethylene diisocyanate (HDI) and isophorone diisocyanate (IPDI). All these samples were neutralized using triethylamine (TEA) and chain‐extended using ethylene diamine (EDA). The effects of the COOH content, NCO/OH molar ratio, and molecular weight (M_n) of PBA on the properties of APU dispersion and its cast film were studied. Dynamic light scattering results revealed that these high solid content dispersions shown broad particle size distributions as well as bimodal. Differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical thermal analysis (DMA) results showed that as the hard segment content increased, the melting point (T_m) of the APU cast film increased, but the glass transition temperature (T_g) did not show significant alteration, when a PBA lower than 1000 M_n was used, the APU exhibited faint soft‐segment crystallization and tended to form amorphous polymer. Tensile and T‐peel strength tests attained excellent mechanical properties, such as a maximum Young's modulus of 166 MPa and the elongation at break reached to 2000%. T‐peel strength test (PVC/PVC) yielded a maximum peel strength value of 8.8 N/mm. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2007     

用二聚酸聚酯二元醇制备高固体物含量聚氨酯分散体

以二聚酸聚酯二元醇、二羟甲基丙酸、三羟甲基丙烷及异佛尔酮二异氰酸酯等为原料,用预聚法合成了固体物质量分数50%以上的聚氨酯分散体(PUD).PUD的平均粒径在90～150 nm,12 r/min搅拌速率下的剪切黏度绝大多数在500 mPa·s以下.透射电镜分析显示PUD呈现胶粒间大小和形状互不相同的多分散体系.动态力学分析表明试样胶膜的玻璃化转变温度在-40～-35℃,NCO/OH(摩尔比)的增大使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,其拉伸强度为14.1～25.0 MPa,扯断伸长率为508%～716%,吸水率为2.44%～4.56%.     

软段结构对聚氨酯弹性体性能的影响

分别以聚四氢呋喃二醇(PTMG)、聚己内酯二醇(PCL)、高顺式端羟基聚丁二烯(HTPB)和自由基聚合制得的端羟基聚丁二烯(FHTPB)为软段,采用溶液聚合两步法制得了四种聚氨酯弹性体(PUE)。通过拉伸试验、动态力学性能分析(DMA)、差示扫描量热(DSC)和热重分析等手段,考察了软段结构对它们室温及低温下力学性能、热性能等的影响。结果表明,四种PUE低温(-30℃)下的拉伸强度和断裂伸长率均大于室温下的对应值。这不仅与低温下软段诱导结晶所产生的自增强效应有关,也与软、硬两段的微相分离程度增大有关。相较于其他三种PUE,HTPB-PUE软段不仅玻璃化温度(T _g)最低,而且极性也最弱,因而微相分离程度高,具有优异的柔性,-30℃下其断裂伸长率仍达660%以上。PCL-PUE和PTMG-PUE因软段易结晶,且软段与硬段的微相分离程度低,则刚性强。低温循环拉伸试验表明,-30℃下HTPB-PUE和FHTPB-PUE有较强的弹性恢复能力,而PCL-PUE和PTMG-PUE则相对较差。DSC和DMA结果显示HTPB-PUE的T _g远低于其他三种PUE,其T _g(DSC)低至-103℃。此外,四种PUE的初始分解温度十分相近,均在270℃左右。     

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。     

软段含离子基团的阴离子型水性聚氨酯胶粘剂的研究(Ⅰ)——软段结构的影响

以含有不同离子基团的聚酯多元醇为软段,采用丙酮法合成了一系列水性聚氨酯乳液。研究了不同离子基团的聚酯多元醇和不同软段结构对其干膜物理机械性能和吸水率的影响。     

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。     

无溶剂法合成高固含量水性聚氨酯

以混合二异氰酸酯[六亚甲基二异氰酸酯(HDI)/异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)]和聚己二酸丁二醇酯(PBA-2000)为基本原料、二羟甲基丁酸(DMBA)为亲水性单体[代替目前常用的二羟甲基丙酸(DMPA)]、三乙胺(TEA)为中和剂和乙二胺(EDA)为扩链剂,反应过程中不添加有机溶剂和催化剂,采用先乳化后扩链的预聚体分散法制备了固含量为50%左右的水性聚氨酯(WPU)。采用单因素试验法优选出制备WPU乳液的较佳工艺条件。结果表明:当R=n(-NCO)∶n(-OH)=1.88∶1、w(DMBA)=4.1%和n(EDA)∶n(-NCO)=0.37∶1时,WPU胶膜的强度(拉伸强度为23 MPa)和韧性(断裂伸长率为740%)俱佳。     

高固含量鞋用水性聚氨酯胶粘剂的合成

以HDII、PDI和聚己二酸-1,4-丁二醇酯为基本原料,二氨基苯磺酸钠(SDBS)和二羟甲基丙酸为内乳化剂,通过丙酮法制备出高固含量(50%以上)、不含有机溶剂和储存稳定的鞋用水性聚氨酯胶粘剂。经红外光谱分析,证实其含有磺酸基团。研究了SDBS和丙酮用量对胶粘剂性能的影响,实验结果表明,其性能达到或超过市售U-54产品。     

水性聚氨酯链段序列分布对乳液固含及性能的影响

通过改变预聚加料顺序,采用"拼接软段"的方法,合成了一系列总体成分相同而链段分布不同的水性聚氨酯乳液。着重研究了乳化过程相反转完成时乳液的固含变化,进而对乳液的黏度、粒径、分子量以及乳液表干速度进行测试,藉此分析链段分布对乳液粒子结构和性质的影响。结果表明,适度地改变软硬段在聚氨酯主链上的相对分布,能有效提升水性聚氨酯乳液的固体含量,其机理是增加软硬段平均长度,使它们更容易各自聚集,因此乳化时乳液粒径增大,而且羧基更多迁移到粒子的壳层,使得粒子内部水分较少,表干速度大大加快。     

低固含率下共振声分散特性数值模拟

研究共振声混合的流场和分散特性对于力热敏感超细材料的混合具有十分重要的意义。为模拟共振声混合的流场和分散特性,本文建立了基于CLSVOF-DPM的气液固三相流模型,并采用不同区域内颗粒数量的标准差评价混合均匀度。CLSVOF模型求解气液界面和分散流场,DPM模型追踪颗粒位置,通过连续相与颗粒之间的动量交换实现CLSVOF模型和DPM模型的双向耦合。计算结果表明,在加速度超过30g时流场中出现了湍流由液面附近向下扩散的现象;液体填充比和加料位置影响分散效率和分散质量;激振加速度为40g时达到混合均匀的时间最短。利用自制的共振声混合样机进行了实验,采用PIV系统记录了不同激振加速度下的流场矢量图,对实验和仿真的径向速度分布进行对比。实验结果证明了仿真计算结果的准确性。     

制备高固含量水性聚氨酯乳液的影响因素

以二异氰酸酯和聚酯二元醇合成聚氨酯预聚体,采用二羟甲基丙酸为亲水剂,制备了高固含量(总固物质量分数约50%)的水性聚氨酯(APU)乳液,研究了制备APU乳液的影响因素。结果表明:羧基质量分数为0.8%~1.3%、预聚体中NCO/OH(摩尔比)为1.5~1.9、助溶剂丙酮质量分数为5%左右,可制得高固含量APU乳液。选用结晶性较好的聚酯二元醇和碱性较强的中和剂有利于制备高固含量APU乳液。     

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。     

Synthesis of high‐solid content sulfonate‐type polyurethane dispersion by pellet process

A novel method to prepare polyurethane dispersions (PUDs) is introduced in this article. Water dispersible polyurethane ionomer pellets were synthesized without solvent; these pellets were then dissolved in acetone and dispersed in water. Then PUDs were obtained after acetone was distilled off. Polyurethane ionomers were synthesized from polyether diol containing sulfonate as hydrophilic monomer and poly(1,4‐butylene adipate glycol) with an average molecular weight of 3000 as soft segments, isophorone diisocyanate and 1,4‐butanediol as hard segments, and dibutyltin dilaurate as catalyst. The properties of PUDs were measured by Laser particle size analyzer, Brookfield viscosity, and TEM analysis. High‐solid content and low viscosity PUDs were obtained. Meanwhile, PUDs exhibited excellent stability and polydispersity according to the above analysis. Tensile tests and dynamic mechanical analysis showed good mechanical and thermodynamic properties of PUD films. Some typical characteristics of crystalline polymers were revealed in the tensile stress–strain curves of PUD films. Peel strength test (PVC/PVC) yielded a maximum initial peel strength value of 6 N/mm and T‐peel strength value of 10 N/mm. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013     

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。     

高固体份水稀释型聚氨酯丙烯酸酯黏度的影响因素

为了进一步提高水性UV光固化树脂的固含量,以甲苯二异氰酸酯为硬段,聚醚二元醇及聚乙二醇为软段,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性物质,丙烯酸羟丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯为封端剂,三乙胺为中和剂等,合成了固含量约为80%的水稀释型聚氨酯丙烯酸酯预聚物,探讨了软段类型及软段的相对分子质量、-NCO/-OH物质的量比、DMPA的加料顺序及加入量、内交联剂含量、COOH含量等因素对聚氨酯丙烯酸酯的黏度、涂膜性能的影响,同时对制备的产品进行光固化、拉伸强度、红外光谱(FTIR)和凝胶渗透色谱(GPC)分析。结果表明,COOH含量并不是决定预聚物黏度的唯一因素,小分子量的二醇、n(-NCO):n(-OH)在1.7~1.8、DMPA集中在硬段或软段、15%三羟甲基丙烷更有利于降低黏度,而制备的漆膜性能良好,硬度可达H,柔韧性2 mm,最快固化时间2 s,最大拉伸强度11.88 MPa,最大断裂伸长率达21.4%。制得的水性UV光固化涂料的水分减少了目前市面上同类产品的60%以上,降低了涂装时对湿度和干燥时间的要求。     

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。