水性聚氨酯/聚乙烯醇复合表面施胶剂在特种纸上的应用

以聚己内酯二元醇(PCL,Mn=1000)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,采用自乳化法制备水性聚氨酯(WPU)乳液,并用此聚氨酯乳液与聚乙烯醇(PVA)以及外加交联剂氮丙啶进行复配制得WPU/PVA复合乳液。实验研究了m(WPU)/m(PVA)对复合乳液性能及纸张表面性能的影响。研究表明,当复合乳液中WPU含量为75%,此WPU/PVA复合乳液具有优异的表面施胶性能,纸张耐折度达到1 025次,干湿强度分别为162.3,57.4N,施胶度达到97s。并通过红外光谱(FT-IR)、动态激光光散射法(DLS)及热重分析(TGA)对聚合物进行了表征。     

水性聚氨酯丙烯酸酯/氧化石墨烯防腐涂层的制备与性能

为进一步改善水性聚氨酯丙烯酸酯涂层的防腐性能,采用原位聚合法制备了系列水性聚氨酯丙烯酸酯/氧化石墨烯(WPUA/GO)复合乳液。利用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱表征了自制GO的结构与形貌;运用透射电镜、扫描电子显微镜分析了复合乳液的微观形貌;并通过耐盐雾试验及电化学工作站测试了涂层的防腐性能。结果表明,通过改进的Hummers法制备出氧化程度高、分散性较好的GO;WPUA/GO乳液粒径随着GO含量的增加呈现先增大后减小的趋势;当GO的质量分数为0.5%时,涂层的热稳定性提高了140℃,耐盐雾时间比纯WPUA延长了10 d,腐蚀电流密度减小了1个数量级。     

氧化石墨烯共价杂化水基聚氨酯电沉积树脂的制备及性能

采用超声波辅助反应技术,实现了甲苯二异氰酸酯(TDI)对氧化石墨烯(GO)的改性,成功制备了异氰酸酯共价改性的NCO@GO碳材料。采用原位聚合法制备出GO共价杂化水性聚氨酯,并与交联剂混合后得到聚氨酯(PU)电沉积涂料。利用红外光谱分析了GO改性前后及GO/PU电沉积树脂的特征官能团,用热失重研究了GO/PU电沉积树脂的热稳定性,X射线衍射研究了GO/PU电沉积树脂中GO层间效应,透射电子显微镜表征了GO/PU电沉积树脂的形态,电导率仪测试了漆膜的导电率,研究了氧化石墨烯含量对聚氨酯漆膜外观和性能的影响。结果表明,随着GO含量的增加,水性聚氨酯漆膜的导电性、光泽度、硬度和耐酸性表现出先增大后降低的规律。当石墨烯的质量分数为0.75%时,石墨烯在水性聚氨酯树脂及其乳液中具有较好的分散性,漆膜的导电性、光泽度、硬度和耐酸性等性能达到最佳。     

透明隔热SiO2气凝胶/水性聚氨酯复合涂料的制备及性能研究

以水性聚氨酯乳液(WPU)为基体，引入SiO₂气凝胶(SA),制备了一种隔热性能优良的SA/WPU复合涂料，并探讨了SA用量对SA/WPU复合涂料性能的影响。结果表明，随着SA的加入，在保持透明度良好的条件下，复合涂料的隔热性能、附着力及硬度都得到提高。当复合涂料中SA含量为WPU基体固含量的20%时，复合涂料的隔热性能、附着力以及硬度相对最佳，可以获得综合性能优良的复合透明隔热水性聚氨酯涂料。     

水性聚氨酯/聚邻氨基苯磺酸修饰碳纳米管复合材料的制备与性能

采用原位聚合法合成出聚邻氨基苯磺酸修饰多壁碳纳米管(PASANT)。进而,以PASANT为导电填料,以水性聚氨酯乳液(WPU)为基体,采用溶液共混法制备WPU/PASANT复合材料,研究表明,PASANT能够均匀地分散在水性聚氨酯乳液中。PASANT与WPU复合后,PASANT表面的-NH基团与WPU中的羰基(尤其是脲羰基)形成了氢键,复合材料的导电性和力学性能均得以提高。当PASANT的含量为5%时,复合材料的电导率和拉伸强度比纯水性聚氨酯分别提高6个数量级和465%。     

硅氧烷改性WPU/ATO复合分散体的制备与性能

将合成的水性聚氨酯(WPU)与纳米氧化锡锑(ATO)复合,得到了功能性WPU/ATO复合分散体,研究了γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)的交联反应及其对薄膜性能的影响。FT-IR结果确认了KH560硅醇间的缩合反应,以及KH560的环氧基与WPU中羧基之间的酯化反应。缩合和酯化等反应实现了功能性薄膜的后交联,既显著改善了薄膜的附着力、硬度和耐水性,又保障了良好的透过率和隔热效果。当KH560用量为3.0%(质量分数),ATO用量为7.0%(质量分数)时,薄膜附着力为0级,硬度达2H,吸水率为10.7%,可见光透过率为70.1%,红外屏蔽率达到66.5%,薄膜满足了透明和隔热的双重要求。     

细菌纤维素-ZnO/水性聚氨酯复合薄膜的制备与性能

以细菌纤维素(BC)为模板,以ZnSO₄、NaOH和尿素为原料,通过水热法制备了具有新型刷状结构的细菌纤维素-ZnO(BC-ZnO)复合颗粒,尺寸约为3~5 μm,其中BC含量约为19wt%,并对其可能的形成机制进行阐述。将不同含量的BC-ZnO复合颗粒通过原位聚合法引入到水性聚氨酯(WPU)中得到细菌纤维素-ZnO/水性聚氨酯(BC-ZnO/WPU)复合薄膜,对复合膜的结构与性能进行了表征。结果表明:复合颗粒在WPU中分散良好;复合膜的拉伸强度在BC-ZnO含量为1.0wt%时达到最高,相较于纯WPU提高了84.6%;吸水率从16.5%降到4.9%;BC-ZnO的引入提高了复合膜的初始热稳定性;复合膜具有良好的抗菌性,当BC-ZnO含量为1.3wt%时,对金黄色葡萄球菌的抗菌率超过99%,对大肠杆菌的抗菌率超过85%。      

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。     

功能石墨烯改性水性聚氨酯及其性能

以氧化石墨烯(GO)为原料,通过聚乙烯亚胺(PEI)接枝改性和水合肼还原,制备出了功能化石墨烯(FG-PEI),并将其与水性UV固化聚氨酯(WPU)乳液复合,制备FG-PEI/WPU复合涂层。采用FTIR、XRD、Raman、XPS、SEM、TEM等测试分析表征FG-PEI的结构,测定了FG-PEI的导电性,并考察了FG-PEI在水中的分散性,研究FG-PEI用量对WPU胶膜的力学性能和导电性能的影响及其热稳定性。结果表明,FG-PEI在保持较好水溶性的条件下,其电导率并未明显下降,并随着FG-PEI在WPU基体中用量的增加,WPU胶膜的表面电阻率逐渐降低,拉伸强度不断增加,断裂伸长率降低,经FG-PEI改性后,WPU的热稳定性得到提高。研究表明,FG-PEI改性WPU可提高胶膜的导电性,使其兼具良好的综合性能。     

低红外发射率水性聚氨酯/青铜复合涂层的制备及性能表征

为改善传统低红外发射率聚氨酯(PU)/青铜复合涂层的环保性能,以自制水性聚氨酯(WPU)为黏合剂,片状青铜粉为功能颜料,采用简单的刮涂法制备了具有低发射率、低光泽特性和良好力学性能的绿色环保型WPU/青铜复合涂层;系统地研究了固化温度、青铜粉添加量及交联剂对涂层性能的影响规律。结果表明:该涂层的发射率和光泽度均随着固化温度的升高而逐渐降低,较高的固化温度有利于实现涂层的低发射率和低光泽特性;随着青铜粉添加量的增加,涂层发射率呈先降低后升高的趋势,涂层光泽度呈逐渐降低并趋于稳定的变化规律;水性交联剂的使用可明显提高涂层的硬度,当交联剂添加量为3%(质量分数)时,涂层具有良好的综合性能,发射率和光泽度可分别低至0.269和6.4,硬度、附着力和耐冲击强度可分别达到3H、1级和500N·cm。     

水性聚氨酯的合成、改性及其在烟包涂料上的应用

为了满足烟包印刷行业低VOC含量的要求,以耐高温聚酯二元醇(NCL2000)作为软段,4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、亲水扩链剂二羟甲基丁酸(DMBA)、扩链剂1,4-丁二醇(BDO)、后扩链剂乙二氨基乙磺酸钠(AAS)、封端剂丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)作为硬段,制备了无三乙胺、零VOC的水性聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)复合乳液,研究了MMA对WPUA复合乳液的制备及胶膜性能的影响,并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)等测试手段对WPUA乳液及其胶膜的结构和性能进行分析。结果表明,随MMA添加量增大,WPUA复合乳液平均粒径增大,WPUA胶膜的吸水率随之减小。当热失重率为50%时,MMA改性后的WPUA胶膜比纯水性聚氨酯(WPU)胶膜的分解温度提高了52.85℃。     

石墨烯水分散液:增强水性环氧涂料的耐蚀性

高性能石墨烯增强环氧(G/EP)复合涂层制备的主要挑战是G纳米片在水性EP基体中的均匀分散,通过石墨烯量子点(GQDs)非共价键功能化成功地制备出了具有良好分散能力的G纳米片。该石墨烯(G)纳米片可用作水性EP涂层的屏蔽增强剂,并能显著改善水性EP涂层的防腐性能。在3.5%NaCl水溶液中浸泡96 h后,纯EP涂层的阻抗从10~6Ω·cm~2急剧下降10~5Ω·cm~2,而G/EP涂层的阻抗模量仅从10~7Ω·cm~2下降到10~6Ω·cm~2,其阻抗约提高到了近两个数量级。另外,极化曲线测试表明,G/EP涂层的防腐效率从纯EP涂层的92.3%提升至99.1%。     

硬段含量对阴/非离子型水性聚氨酯性能影响的研究

以二羟甲基丁酸(DMBA)、聚乙二醇(PEG)为亲水单体,聚氧化丙烯二醇(PPG)为多元醇组分、甲苯二异氰酸酯(TDI)为异氰酸酯组分,采用预聚体法合成了一系列阴/非离子型水性聚氨酯(WPU)。通过万能材料试验机、傅里叶变换红外光谱仪、粒径测试、表面张力测试等分析表征手段研究了硬段含量对阴/非离子型WPU乳液及胶膜性能的影响。结果表明:随着硬段含量的提高,WPU乳液粒径逐渐增加,黏度逐渐下降,表面张力逐渐增大;WPU胶膜的拉伸强度逐渐提高,断裂伸长率逐渐减小。     

水性聚氨酯导热复合材料的制备及性能研究

以氧化石墨烯为原料，采用3-氨丙基三乙氧基硅烷对其进行氨基化改性，利用水解产生的硅羟基和氧化石墨烯表面的含氧官能团进行缩合反应后，在使用二乙醇胺进行还原，得到改性还原石墨烯，对改性结果进行红外光谱分析。将其作为导热填料与内交联水性聚氨酯乳液原位聚合制备改性还原石墨烯/水性聚氨酯复合乳液，放入四氟乙烯模具室温干燥成膜，得到胶膜样品。利用万能材料试验机、导热系数测试仪和热重分析仪等手段研究填料质量分数对复合胶膜机械性能、导热性能和热稳定性的影响，利用扫描电镜观察胶膜的形貌，搭建热界面实验台考察其散热效果。结果表明：利用氨基化石墨烯改性水性聚氨酯，胶膜的拉伸强度、断裂伸长率、导热性能和热稳定性都能得到明显的提升。当填料质量分数为3%时，复合胶膜较纯胶膜热源温度降低了2.4℃,界面间传热效率得到提高。     

改性纳米氧化锆与水性聚氨酯复合涂层的防腐蚀性能

为了改进纳米氧化锆(ZrO_2)在涂料中的分散性,以丙酮为介质,用3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APS)对纳米ZrO_2进行了改性,并在镀锡板表面制备了改性纳米ZrO_2/水性聚氨酯(WPU)复合涂层。通过扫描电镜、原子力显微镜、红外光谱、电化学测试、盐雾腐蚀、附着力测试等技术,研究了WPU与不同含量改性纳米ZrO_2复合涂层的防腐蚀性能。结果表明:改性纳米ZrO_2的含量为0.2%(质量分数)时,在WPU中的团聚现象消失,分散性良好,该复合涂层具有优良的耐蚀性和较大的附着力。     

乙二胺对聚醚聚酯混合型水性聚氨酯涂料涂膜性能的影响

为克服单一聚醚或聚酯型聚氨酯的缺点,以聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)为混合软段,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为混合异氰酸酯,加入不同含量的扩链剂乙二胺(EDA),合成了一系列聚醚聚酯混合型水性聚氨酯(WPU)乳液。采用傅里叶红外光谱、粒径和Zeta电位测试、吸水性和表面接触角测试、力学性能以及热失重分析对乳液及WPU膜的结构与性能进行了表征,研究了EDA含量对WPU涂料涂膜性能的影响。结果表明:随着EDA含量的增加,聚氨酯分子氢键化能力增强,WPU乳液黏度和Zeta电位降低,乳液平均粒径增大且粒径分布范围变宽,WPU膜拉伸强度增强而断裂伸长率减小,WPU膜吸水性增加,耐水性下降,热稳定性得到一定程度的提高。     

水性石墨烯/聚氨酯复合材料的制备与耐热性能

利用聚氧乙烯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PEPS)对石墨烯进行表面修饰,制备了一种水可分散的功能化石墨烯FGNs。将FGNs与水性聚氨酯(WPU)溶液混合制备石墨烯/聚氨酯复合材料,通过红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜、差示扫描量热分析及热重分析等对FGNs及FGNs/WPU复合材料的结构、形貌及热性能进行了分析表征。结果表明,PEPS中疏水的聚二甲基硅氧烷(PDMS)链段通过非共价键作用吸附在石墨烯表面,而聚氧乙烯(PEO)链段提供亲水性的同时改善了石墨烯与聚氨酯的界面相容性,实现了石墨烯在聚氨酯中的均匀分散。研究发现,当FGNs在WPU中的含量为2.0%时,WPU的玻璃化转变温度提高了51.6℃,10%的热失重温度提高了44.9℃,峰值热速率降低了33.4%,表明FGNs可显著增强WPU的耐热性能。     

ATO/APU纳米复合透明隔热涂料的制备与性能研究

以纳米氧化锡锑(ATO)水性浆料为隔热材料,水性聚氨酯树脂(APU)为成膜物质制备出ATO/APU纳米复合透明隔热涂料。对悬浮ATO粒子的分散稳定性,ATO/APU复合涂膜的物理性能,可见光-近红外透射光谱透过率,隔热性能进行研究。结果表明,纳米ATO粉体通过偶联剂KH-550改性后,与APU复合制得了分散稳定的纳米复合涂料;ATO/APU复合涂料不仅具有良好的成膜性能,而且在保持可见光透过率83.0%时,红外阻隔率达到70%,隔热后温差能保持在6℃左右,复合涂料具有良好的隔热性能。     

环保型阻燃含氟水性聚氨酯的设计合成及性能

通过铜催化的偶极环加成反应,采用短链2-叠氮乙酸全氟己基乙醇酯(Rf-N3)对端炔基功能化水性聚氨酯(WPU)进行接枝改性,利用WPU侧链保留的炔基高温热交联成炭机理赋予WPU阻燃性,制备了一种环保型阻燃含氟WPU,并对其结构进行了表征;研究了Rf-N3和WPU中炔基含量对改性WPU膜表面性能、热降解行为和动态燃烧性能的影响。研究结果表明,当Rf-N3含量从0%增大到30%,WPU膜的水接触角从61°增大到108°,残炭率从0.3%激增到25%,峰值热释放速率从700kW/m2下降到523kW/m2,峰值生烟速率从0.083m2/s降低到0.0495m2/s,并提出了可能的热降解机理。     

合成条件对单组分水性聚氨酯胶粘剂性能的影响

研究了合成条件对单组分水性聚氨酯胶粘剂性能的影响,并对聚氨酯乳液做了红外分析.结果表明,内加交联剂A和B与水性聚氨酯乳液发生了交联反应,从而提高了水性聚氨酯胶粘剂的粘接强度,两者混合使用效果较佳.聚酯聚醚多元醇复配能提高水性聚氨酯的综合性能,当羧基含量为1.2%(质量分数)、NCO/OH比值(摩尔比)为1.3时,水性聚氨酯胶粘剂粘接性能较好.适量加入小分子扩链剂双酚A或丁二醇,可提高水性聚氨酯胶粘剂的硬度和粘接强度,降低其吸水率.