水性工业涂料的发展与应用

综述了水性工业涂料的单组分涂料、双组分涂料以及功能性涂料产品种类,列举了近十年来相关的产品标准,对水性工业涂料的市场应用和性能要求作了简要介绍。

阴/非离子型水性聚氨酯的制备及其性能研究

通过采用复合型亲水单体2,2-双(羟甲基)丙酸(DMPA)和非离子二元醇(Ymer N120),制备了阴/非离子型水性聚氨酯,研究了N120与DMPA不同摩尔比对乳液及涂膜性能的影响。结果表明:不同摩尔比对乳液粒径大小及涂膜力学性能有显著影响。随着两种亲水单体摩尔比的改变,当Ymer N120用量逐渐增多时,乳液粒径及分散指数先增加后减小再增加,最小粒径为816nm,分散指数为0.112。涂膜吸水率亦是先增加后减小再增加,最低吸水率为22%。涂膜接触角随Ymer N120用量增大逐渐增大,最大为82.17°。当DMPA与Ymer N120的摩尔比为4∶1时,拉伸强度最大为13MPa,断裂伸长率最大为672%,此时乳液涂膜的机械性能最佳。

可水洗隔尿垫吸水防水性检测及结构影响研究

为了开发可水洗隔尿垫产品,研究产品结构对吸水和防水性能的影响,确立了15 mL尿液量为吸水性能测试的关键指标,按压时间10 min为防水性能测试的关键指标,并最终建立了可水洗隔尿垫吸水性和防水性检测方法。使用该方法对市售的可水洗隔尿垫产品进行检测和评价,结果表明:可水洗隔尿垫产品应至少包含吸水层和防水层,且吸水层在防水层之上,以保证较好的吸水性;以针织物为面层的隔尿垫产品具有更好的柔软性和舒适性;建议隔尿垫产品进行压合或绗缝,否则填充物易鼓包,影响吸水效果;防水膜或防水层均可以达到期望的防水效果。

体育服饰用合成革的水性聚氨酯涂层制备及其性能研究

合成革热湿传递特性是保障体育服饰舒适性的关键要素,而涂层是影响合成革防水透湿性的重要因素。因此,为优化体育服饰用合成革应用性能,本文改性制备了合成革的水性聚氨酯涂层,并对其卫生性能进行了测试表征。结果发现,随着烷基硅油用量增加,合成革的水性聚氨酯涂层吸水率先降后升,而接触角先增大后减小,掺入烷基硅油可有效提高涂层耐水性,增大涂层接触角。当用量为6 g时,涂层耐水性能、疏水性能最佳;随着烷基硅油用量增加,水性聚氨酯涂层合成革的静水压增大,硬挺度先减后增,耐洗次数增多,且断裂强力增大,折皱回复角变大,透湿量增加,表明烷基硅油可改善涂层合成革应用性能。

运动器材用水性聚氨酯合成革胶膜制备及其性能研究

为改善运动器材用水性聚氨酯合成革综合性能,本文以聚丙二醇2000与二月桂酸二丁基锡为原料,以硅烷偶联剂为改性剂制备了水性聚氨酯合成革胶膜,并对其性能进行了测试表征。结果表明,随着硅烷偶联剂用量增加,合成革用水性聚氨酯乳液由透明变为白色,粒径逐渐增大,黏度逐步增大,离心稳定性较好;随着硅烷偶联剂用量增加,水性聚氨酯合成革胶膜拉伸强度与断裂伸长率均先增后减,杨氏模量先缓慢增大后迅速增大,剥离强度先增后减,当用量为6 g时胶膜力学性能整体表现最优;随着硅烷偶联剂用量增加,水性聚氨酯合成革胶膜吸水率先减后增,水接触角逐渐增大,当用量为6 g时胶膜耐水性能整体表现最佳。

生物基单体用量对水性丙烯酸二级分散体及性能的影响

以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯,丙烯酸为基础共聚单体,再添加由蓖麻油酸为原料制备的不同比例的生物基单体,以溶液聚合的方式制备生物基水性丙烯酸二级分散体。对制备的生物基聚丙烯酸树脂进行了各类表征,研究了聚合过程中生物基单体比例对水性二级分散体性能的影响,结果表明,在其他单体和助剂比例不变的情况下,生物基单体的比例为5%时效果最好。

正电性碳纳米材料对水性聚氨酯性能的影响

碳纳米材料如氧化石墨烯、碳纳米管等作为高性能填料近年来得到诸多关注与研究。通过物理共混法制备了氮掺杂石墨烯/水性聚氨酯(N-GO/WPU)和氨基化碳纳米管/水性聚氨酯(CNT-NH_(2)/WPU)两种复合材料。研究结果表明,当碳纳米材料用量为2%时,复合材料的物理力学性能最好,N-GO/WPU和CNT-NH_(2)/WPU的拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量分别为41.3 MPa、745.2%、10.3 MPa和43.2 MPa、825.1%、12.4 MPa。5%碳纳米材料用量下,复合材料电磁屏蔽性能和疏水性能最佳,N-GO/WPU和CNT-NH_(2)/WPU的电阻、水接触角分别为2.10×10^(9)Ω、78.3°和8.70×10^(10)Ω、76.6°。从粒子性能上看,复合材料的综合性能与碳纳米材料在聚氨酯基质中的分散能力有关。

凹凸棒石黏土在水性钢结构防锈涂料中的应用

利用防沉防流挂性能良好的凹凸棒石黏土替代膨润土,研制了一种环保、防锈、防流挂、防沉强的水性钢结构防锈涂料,同时对其涂层的物理机械性能进行检测分析。

水性环氧树脂-聚丙烯纤维改性水泥基快速修补砂浆性能研究

为改善机场道面修补砂浆脆性大和粘结性能差等问题,本文利用水性环氧树脂(WER)、聚丙烯(PP)纤维和硫铝酸盐水泥(SAC)制备出一种快速修补砂浆,并对其工作性能、力学性能、阻尼性能和耐硫酸盐腐蚀性能进行研究。结果表明,PP纤维和WER可显著提高快速修补砂浆韧性和粘结性能,使得快速修补砂浆2 h抗压、抗折强度和粘结强度分别达到22.3,5.1和3.7MPa,满足民用机场规范要求,同时可改善快速修补砂浆的阻尼性能和抗硫酸盐侵蚀性能。

木质素基水性聚氨酯/聚乙烯醇共混膜制备及性能

环境友好型薄膜代替传统石油基薄膜用于农用地膜等领域愈发引起广泛的关注和研究。薄膜性能的提高仍然是当下所要攻克的难题。针对解决传统聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)在薄膜领域力学强度低,耐水性及隔绝紫外能力差的缺点,同时为了能够更好的提高生物质资源的使用价值,该研究以聚乙烯醇(PVA)为原料,木质素(Lignin)、水性聚氨酯(waterborne polyurethane,WBPU)作为填料剂,对木质素进行液化制备木质素液化物L(D),采用溶液浇筑法成功制备木质素基水性聚氨酯/聚乙烯醇共混膜。通过对共混膜的光学性能,形貌特征,化学结构和晶体结构进行表征分析,探究了木质素用量,L(D)/WBPU质量比对共混膜的影响。结果表明,L(D)与WBPU均能与PVA充分混合,并在含有15%L(D)的共混膜中表现出的力学性能和耐水性能最好,拉伸强度提升了10%,耐水性提高了32%,同时加强了膜的抗紫外能力,在400 nm紫外区的透光率从81.44%降低至7.69%;在不同L(D)/WBPU质量比的作用下,膜的耐水性和抗紫外性都得到进一步的加强,耐水性最高提升了68%,400 nm紫外区的透光率接近于0。该研究制备的共混膜具备较高的应用潜力,同时对食品、医药包装等领域有一定的参考意义。

聚酯型水性聚氨酯油墨的制备与性能

以聚酯多元醇XCP-2000PM和XCP-2000IPS、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为原料,合成一系列聚酯型水性聚氨酯(X-WPU),采用乳液性能、水接触角、力学性能等测试分析了XCP-2000PM和XCP-2000IPS添加量对X-WPU性能的影响,结果表明,随着XCP-2000IPS在软段中比例的增大,X-WPU乳液粒径逐渐增大,膜水接触角和拉伸强度呈先增大后下降的趋势,当XCP-2000IPS在软段中质量分数为10%时,制备的XWPU3综合性能最佳,乳液平均粒径为95.7 nm,薄膜24 h吸水率为6.8%,表面水接触角为84.64°,膜的拉伸强度为20.86 MPa。以X-WPU3为连接料与水性色浆、助剂制备水性油墨,结果表明,水性油墨具有较好的初干性、复溶性、耐水性及附着牢度,墨膜在水中浸泡24 h未脱落溶解,附着牢度达到0级。

旱区陆面非降水性水分研究进展和展望

随着全球气候变暖,自然生态系统和水资源压力不断增加,加剧了全球水资源的短缺。旱区非降水性水分(Non-precipitation Water,NPW),作为一种重要的水源,对旱区生态系统和陆面水分平衡具有显著影响。本文基于国内外非降水性水分研究现状,总结其在西北旱区的观测方法、变化特征、形成机制及对陆面水分平衡和作物的影响。在结合非降水性水分研究国际趋势的基础上,指出当前研究的不足和问题,以及未来研究的重点方向:揭示陆面非降水性水分的复杂形成机制,加强对不同气候区和下垫面非降水性水分的认知,建立专门的陆面非降水性水分观测系统,发展其在数值模式中的参数化,以及制定陆面非降水性水分开发利用的技术标准。

水性有机硅改性环氧树脂的制备与性能

利用二甲基二氯硅烷(DMDCS)与环氧树脂E51中-OH缩合反应合成有机硅改性环氧树脂,并采用相反转法制备水性有机硅改性环氧树脂,以疏水性优选有机硅改性环氧树脂合成条件,分析了乳化工艺对乳液平均粒径的影响,并考察了固化膜性能。结果表明,在环氧树脂40 g、DMDCS 1.6 g、溶剂用量20 mL、50℃反应8 h的条件下,有机硅改性环氧树脂与水的接触角为106.8°;当乳化剂用量为25%、乳化温度为65℃、剪切机转速为3000 r/min时,乳液平均粒径为1.011μm,储存稳定性(30 d)和离心稳定性(3000 r/min,30 min)良好;水性有机硅改性环氧固化膜固化时间短,具有优良的疏水性、力学性能、耐腐蚀性能。

自交联核壳丙烯酸乳液的构建及对水性油墨的影响

以丙烯酸(AA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯为单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为交联单体,采用两步乳液聚合法制备了自交联核壳丙烯酸乳液,以其为连接料制备了水性油墨。考察了核壳特性影响油墨耐水性和附着力的因素。利用TEM、FTIR、TG、DSC、光学接触角测量仪、万能试验机对自交联核壳丙烯酸乳液及其胶膜进行了表征,考察了壳层单体中GMA质量分数对乳液粒径、稳定性和油墨附着力、耐水性的影响。结果表明,核层中AA与壳层中AA的质量比(核壳AA比)对油墨附着力影响显著,核层中MMA与BA的质量比与壳层中MMA与BA的质量比之比(核壳软硬比)对油墨耐水性影响显著。自交联核壳丙烯酸乳液最佳配方为:核层混合单体与壳层混合单体的质量比(核壳质量比)2.00∶3.00、核壳软硬比3.00∶0.75、核壳AA比0.50∶2.50、内交联单体EGDMA用量0.75 g。当壳层单体中GMA质量分数为1.5%时,自交联核壳丙烯酸乳液平均粒径为112.2 nm,多分散性指数为0.108,胶膜最大热分解速率在409℃,核层与壳层的玻璃化转变温度分别为28.5和51.7℃,乳液分散稳定性最佳,胶膜吸水率为34.55%,油墨附着力为99%,耐水性达50次。

水性丙烯酸交通标线涂料研究现状与发展趋势

交通标线作为重要的交通安全设施,在控制道路交通、提高道路行车安全系数方面发挥着极其重要的作用。但传统的溶剂型与热熔型交通标线涂料存在成本高、逆反射性能差、老化现象严重等缺陷,并且在使用过程中会对环境造成较大的污染。因此,亟须寻求一种能有效弥补上述缺陷的新型交通标线涂料。水性丙烯酸交通标线涂料凭借着优良的耐久性能与环保性能以及高效的施工性,被视为全寿命周期评价中综合性能最佳的交通标线涂料,是未来交通标线涂料的主要发展方向之一。近年来,学者们通过对水性丙烯酸交通标线涂料进行物理改性、化学改性以及配合比优化,使其使用性能得到了显著的改善,并取得了丰硕的成果。同时纳米材料与稀土类发光材料的快速发展也为水性丙烯酸交通标线涂料提供了无限的可能。但目前水性丙烯酸交通标线涂料在我国的使用率仍然相对较低,其综合性能也有待进一步提升。并且当前研究主要停留在宏观尺度域,未对水性丙烯酸交通标线涂料的细微观特性进行充分研究,也未能建立起宏观性能与细微观结构属性之间的联系。与此同时,现有的水性丙烯酸交通标线涂料评价方法无法满足其在全寿命周期内的功能性与耐久性需求,尚缺乏一套全面、系统的水性丙烯酸交通标线涂料评价体系。尽管部分学者对水性丙烯酸交通标线涂料服役期内的性能演化规律进行了研究,但多针对逆反射性能,性能预测模型仍不够全面。此外,鲜见针对水性丙烯酸交通标线涂料与路面的黏结界面性能及内在机理的研究。本文综述了近年来水性丙烯酸交通标线涂料的重要研究进展。从概述水性丙烯酸乳液的化学结构与特性出发,之后从改性方法、配合比优化、性能研究等方面重点介绍了水性丙烯酸交通标线涂料的发展现状。文章最后提出了研究中存在的问题并展望了未来发展趋势。

基于分形理论的隔水性指数法对古风化壳隔水效果的评价

针对华北型煤田复杂构造区底板奥陶系灰岩岩溶水害威胁问题,目前采用的突水系数评价方法和注浆改造(加固)治理技术均未考虑奥灰顶部古风化壳的隔水性能。基于此,研究了奥灰顶部古风化壳的物性特征,在“隔水性指数法”思想指导下,提出了一种基于分形理论的隔水性指数法评价古风化壳隔水性,创建了评价流程,并以峰峰矿区南部研究区为例开展应用,结果表明:研究区古风化壳弱和较弱隔水性区呈条带状分布于井田中部和西南部,强和较强隔水性区分布于井田北部和南部边界,其他区域为中等隔水性。该方法有效减少了传统评价方法中构造要素描述的数量,更能够对断裂网络的复杂度进行定量化评价,对于华北型煤田古风化壳隔水性研究具有理论指导意义。

液体聚硫橡胶对水性聚氨酯耐水性及耐溶剂性能的影响

以液体聚硫橡胶(LPSF)、聚己二酸丁二醇酯(PBA)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为单体合成了聚酯型水性聚硫-聚氨酯(WSPU)。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜及能谱仪对WSPU化学结构及表面形貌进行表征,考察了LPSF含量对WSPU耐水性、耐溶剂性及力学性能的影响。结果表明:LPSF链段均匀地分散在胶膜中,相容性良好;与未改性的WPU相比,当LPSF质量分数为30%时,胶膜的吸水率显著降低,降幅达46.7%;在去离子水中浸泡96 h后,拉伸强度保持率可从80.8%增加到94.5%。同时,在甲苯中的溶胀度也明显下降,降幅达31.35%。LPSF的引入使水性聚氨酯具有优异的耐水和耐有机溶剂性能。

软模板法制备聚苯胺干凝胶及在水性防腐涂料中的应用

分别以双十八烷基二甲基氯化铵和双十二烷基二甲基氯化铵为软模板,采用化学氧化法制备聚苯胺干凝胶。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等对聚苯胺干凝胶进行结构表征;将制备的聚苯胺干凝胶应用于水性防腐涂料中,考察其对水性涂料防腐性能的影响。结果表明,制得的聚苯胺水性防腐涂料具有较好的耐水、耐酸、耐碱、耐中性盐雾性。

CeO_(2)/PTFE涂层微粗糙结构的构筑及其超疏水性能

采用熔盐法制备呈八面体状、粒径尺寸分布在300~500 nm的CeO_(2)颗粒,借助喷涂法制备CeO_(2)/PTFE涂层,目的是通过CeO_(2)颗粒的加入填充或者嵌入在PTFE的网络结构上,以此构筑CeO_(2)/PTFE涂层微粗糙结构提高其疏水性能.探讨不同的CeO_(2)颗粒含量在不同硬度铝基底上(Al 3003和Al 3004)对CeO_(2)/PTFE涂层疏水性能的影响,进而从“CeO_(2)颗粒的显微结构”和“微粗糙结构的构筑”两个方面阐明CeO_(2)/PTFE涂层的超疏水机理.结果表明:当CeO_(2)颗粒含量为0.5 wt%时,从SEM图中看出CeO_(2)/PTFE涂层的表面出现大量突起且呈现密集均匀排布即构筑出“单层连续网络结构”;CeO_(2)颗粒嵌入PTFE涂层的网络结构中CeO_(2)/PTFE涂层疏水性能最佳,从润湿性分析得到在Al 3003和Al 3004接触角分别为154.7°和153.3°.当CeO_(2)颗粒含量小于0.5 wt%时,构筑涂层表面呈现“孤岛状结构”;大于0.5 wt%时,构筑涂层表面呈现“多层不连续网络结构”.

甘蔗渣/膨润土基复合高吸水性树脂性能及应用研究

采用微波法,以蔗渣和膨润土为基质,与丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)共聚合成甘蔗渣/膨润土复合高吸水性树脂(B/BCSAR)。选取辐射时间、膨润土用量、AM/AA(质量比)及中和度四个因素,利用正交试验得到树脂的最佳制备条件,即AM/AA=0.5,中和度为60%,膨润土用量为6%,辐射时间为3min时,产品的吸水倍数和吸盐水倍数最大,分别为402.65g/g和86.14g/g。通过对B/BCSAR性能研究,结果表明,B/BCSAR吸附速率先快后慢,8h时吸水倍数最大,达到吸附平衡,且保水能力良好,有一定的机械强度,耐热耐寒及耐光照性能良好。B/BCSAR应用实验结果表明,作为土壤掺杂剂,当B/BCSAR的掺杂量为4g时,应用效果最好,发芽率达到80%,平均茎长为6.13cm;作为种子包衣剂,当包衣比为1∶30时,应用效果最好,发芽率为100%,平均茎长为7.58cm。二者相比,后者对植物发芽及前期生长更有利。