可逆双交联网络自修复聚氨酯的制备与性能研究

通过物理交联法制备一系列由可逆双硫键聚合物单交联网络和可逆-Fe^(3+)配位键聚合物单交联网络组成的双交联网络聚氨酯弹性体,得到可逆双交联网络互锁自修复聚氨酯材料(FSN)。该材料利用可逆双键网络中的二硫键和Fe^(3+)配位键网中的金属配位键互穿互锁,形成两个单交联网络协同的可逆双交联网络自修复弹性体材料。研究了双交联网络的自修复能力和力学性能,实验结果表明,FSN网络的机械应力达到3.5 MPa;聚合物自修复效率高达80%以上。该结果证明两个单交联网络间存在协同作用,使得FSN比单一可逆聚合物网络在力学性能和自修复能力方面均有显著提升。

矿用聚氨酯注浆材料反应热控制技术研究进展

针对目前矿用聚氨酯注浆材料在工程应用中潜在的反应热失控隐患问题,探索创新高效的聚氨酯材料改性技术具有重大的现实意义。本文分析了引发聚氨酯注浆材料反应热失控的原因,重点阐述了聚氨酯材料的本征性能缺陷,如固化反应放热量大、体系蓄热温度高以及阻燃性能差等内在因素,同时对环境、制度和人员等外在因素也进行了介绍。聚焦引发反应热失控的内在因素,综述了近年来国内外研究者围绕聚氨酯材料反应放热控制、体系蓄热温度控制和阻燃性能改性等领域取得的研究进展。最后围绕聚氨酯材料改性方法创新和产品安全准入制度管理两个方面进行总结,并结合目前材料改性研究存在的技术问题,对深化矿用聚氨酯注浆材料在煤矿井下的安全和绿色环保应用进行了合理的展望。

含磷超支化半芳型聚酰胺的制备及性能研究

以四羟甲基硫酸鏻为原料合成三胺甲基氧化膦,并将其和4,4′-联苯二甲酸作为原料合成含磷超支化半芳型聚酰胺。通过红外光谱(FT-IR)、核磁(氢谱^(1)HNMR、碳谱^(13)CNMR、磷谱^(31)PNMR)对三胺甲基氧化膦和含磷超支化半芳型聚酰胺进行结构表征,并计算聚合物的支化度为0.69。采用热重分析(TG)、动态热机械分析(DMA)、微型量热仪(MCC)对聚合物的性能进行分析。结果表明,含磷超支化半芳型聚酰胺具有较高的热稳定性和阻燃性。

溴-锑阻燃剂对聚氨酯薄膜性能的影响

为提升聚氨酯(PU)薄膜材料的阻燃性能,通过采用复配三氧化二锑(Sb2O_(3))和十溴二苯乙烷(DBDPE)组成的协效阻燃体系,制备出不同含量溴-锑复配的PU阻燃透湿薄膜,采用热重分析(TG)、垂直燃烧测试(UL94)分析PU阻燃透湿薄膜的阻燃性,通过接触角、透湿率(WVT)研究其疏水性和透湿性,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察其微观结构,研究不同含量溴-锑复配阻燃剂对PU阻燃透湿薄膜的透湿性、疏水性,阻燃性及热稳定性的影响。结果表明,溴-锑复配阻燃剂能有效提升PU阻燃透湿薄膜的阻燃性能;当复配阻燃剂含量为28%时,PU阻燃透湿薄膜接触角由112.99°增大到123.69°,提升了9.5%,疏水性增强;PU复合材料的初始热分解温度(Tonset)从235℃提升至271℃,残炭率(600℃)达到22.48%,提高了4.21个百分点,UL94垂直燃烧等级为V-0级;SEM形貌分析中,溴-锑复配阻燃剂含量的增加,其排列从疏松至紧密,阻燃空白区域减少,有利于提升PU阻燃透湿薄膜的阻燃性能。

水利工程用环氧树脂改性聚氨酯丙烯酸酯性能研究

水利工程金属结构和水工建筑物常遭受腐蚀、高速含沙水流磨蚀破坏,需对其进行便捷有效的防护。利用环氧树脂对聚氨酯丙烯酸酯(PUA)进行改性提高PUA与基体黏结性能,采用紫外光(UV)固化技术制备PUA涂层。研究了环氧树脂改性PUA的化学结构及环氧树脂用量对PUA的力学性能、热稳定性能、耐溶剂性能和抗冲磨性能的影响。结果表明,环氧树脂改性PUA的拉伸强度随着环氧树脂用量增加,呈下降趋势,当加入5%时,PUA拉伸强度为103.0 MPa,材料呈强而脆的特性。环氧树脂加入提升了PUA的拉伸剪切强度,由0.25 MPa增至1.60 MPa。同时,环氧树脂改性PUA具有良好的耐水性能、耐溶剂性能、抗冲磨性能,5%环氧树脂改性PUA抗冲磨强度为800 h/(kg·m^(2))。

聚氨酯涂料废弃物的化学降解及其资源化利用化

以一缩二乙二醇作为醇解剂对聚氨酯涂料废弃物进行醇解,回收低分子量的多元醇,并将再生多元醇与商用多元醇混合作为原料制备再生聚氨酯泡沫。采用FTIR、GPC、TG及SEM等对再生多元醇及再生聚氨酯泡沫进行了分析测试表征,对再生多元醇及再生聚氨酯泡沫进行表征分析。通过正交试验获得了最优工艺参数,并进一步将再生多元醇与商用多元醇混合,验证其性能。结果表明,再生多元醇与聚醚多元醇在分子结构上具有一致性,且符合制备聚氨酯泡沫的性能要求;正交试验获得的最优工艺参数为:反应试剂比1∶2,反应温度180℃,反应时间2 h,催化剂添加量1.3%,在此条件下,醇解产物的提取率为36.8%,羟值为384.6 mgKOH/g,黏度为476 mPa·s;当再生多元醇在总多元醇中的比例为33%时,所制备聚氨酯具有良好的孔隙结构及热稳定性。

合成革材料在球类运动用品中的差异与优势比较分析

球类运动是当下热门的运动种类,相关用品的材料制备是目前我国体育产业领域的重点方向之一。以篮球、足球、排球等球类运动为例,通过对球类运动用品进行分类,总结了不同球类运动用品的需求差异、性能差异,对球类、运动鞋、防护用品等相关运动用品合成革材料的制备原理和工艺分别进行分析,应用合成革制备球类运动产品,能够充分利用合成革材料种类丰富、可加工性强等优势,满足不同球类运动用品的个性化需求,作为传统天然皮革的有效替代物,合成革在球类运动用品加工领域具有极为广阔的应用前景。旨在为体育产业与合成革材料的融合提供借鉴。

聚氨酯改性水泥基材料研究进展

聚氨酯应用于水泥基材料中可以改善水泥基材料的弹韧性、抗冻和抗渗等性能。总结了聚氨酯对水泥基材料的工作性能、力学性能、微观结构及抗冻融性能的影响规律,提出了聚氨酯在水泥基材料中应用的局限性,并结合工程实际,探究了聚氨酯水泥基材料的应用场景,展望了聚氨酯水泥基材料的发展新趋势。

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。

表面疏水的聚氨酯多层复合隔声材料的研制

采用聚氨酯疏水层与聚氨酯/中空玻璃微球(HGM)复合材料吸声层,制备多层吸声复合材料。试样PU/HGM-1的表层为疏水层,加2层吸声层,总厚度为14 mm;对比试样PU/HGM-3为3层吸声层构成,总厚度为18 mm。测试了材料的隔声性能、吸声系数、静态水接触角,并用原子力显微镜表征表面微观结构。结果表明:尽管试样PU/HGM-1的总厚度比PU/HGM-2薄4 mm,但隔声效果更好,在2000 Hz频率下,隔声量达到33 dB;2000~5000 Hz频率下隔声量在20 dB以上;一定频率范围内,复合材料呈现出较为均匀的吸声特性。PU/HGM-1材料的静态水接触角为105°。扫描电镜测试表明,材料表面具有连续的微纳结构。两个试样的吸声系数变化趋势一样,在1700~3400 Hz范围内,试样PU/HGM-1的吸声系数更高,吸声效果较好。

压力下软段含量对聚氨酯材料动态力学性能的影响

聚氨酯材料内部存在特有的微相分离结构,受到外力作用时其链段及分子之间会发生相对运动,产生内摩擦,消耗能量,为材料提供阻尼特性。而在水下环境中,静水压力会导致材料表现出与常压不同的动态力学特性,从而影响材料的阻尼性能。针对这一问题,通过两步法工艺合成不同软段含量的聚氨酯材料,对其进行了一系列的结构与热性能表征,同时,通过施加0.5 MPa的预应力进行了常规的压缩力学性能测试与压缩模式下的动态热机械分析,表征材料在压力环境下的静态与动态力学性能。结果表明,软段含量的增加会对聚氨酯的玻璃化转变温度和压缩强度产生规律性的下降影响,同时降低了聚氨酯材料在变温模式下的储能模量参数,而损耗因子的峰值呈现规律性增大,证明了软段含量的增加加强了压力下聚氨酯材料对温度的响应;变频模式下软段含量的增加与变温模式下的变化规律相吻合,即软段含量的增加同样加强了压力下聚氨酯材料对频率的响应,这些规律的揭示为探究压力下不同软段含量聚氨酯材料的温度和频率响应特性,以及为水压下高耗能聚氨酯材料设计提供了有效的理论依据。

阻燃水性聚氨酯的制备及对涤纶织物涂层研究

以阻燃聚酯多元醇为磷源对水性聚氨酯阻燃改性,并对改性的阻燃水性聚氨酯乳液、膜及其涂层涤纶织物进行性能表征。结果表明,改性引入的阻燃聚酯多元醇已完全参与了对水性聚氨酯的阻燃改性;当含磷量低于5%时,阻燃水性聚氨酯乳液呈半透明至乳白色,粒径低于100 nm,离心稳定性较好;随着含磷量的增加,阻燃水性聚氨酯膜的吸水率、力学性能及裂解温度有所降低,质量残存率有所上升;含磷量为3%时,其涂层涤纶织物已达到难燃级别;分析认为:利用阻燃水性聚氨酯涂层涤纶织物进行阻燃整理具有可行性。

一种O/W型聚氨酯水性外脱模剂的制备及性能研究

传统油基脱模剂含有可能对环境产生污染的有机溶剂,随着全球环保意识的增强,更为绿色环保无毒的水性脱模剂逐渐成为研究热点.为了开发汽车内饰使用的新型脱模剂,以二甲基硅油、含氢硅油等为主要原料,制备出一种O/W型聚氨酯水性外脱模剂.通过测定脱模剂样品性能,探讨了主脱模剂种类及配比、乳化体系复配比例对脱模剂性能的影响.采用能谱仪(EDS)对脱模后的聚氨酯泡沫表面进行元素分析.结果表明:二甲基硅油和含氢硅油按照1∶1配比作为基础聚合物,固含量19.41%,采用非离子表面活性剂SP⁃80、TW⁃80复合乳化体系制备的O/W型聚氨酯水性外脱模剂稳定性最好,脱模后的聚氨酯泡沫表面没有Si元素残留,具有最佳脱模效果.

聚氨酯泡沫材料的制备及其在市政建筑领域的应用

综述了聚氨酯泡沫材料的制备研究进展及其在市政建筑领域中的应用。选用过量的甲酸溶液与N,N-二甲基环己胺,并使用极性溶剂配制的封闭凝胶类催化剂制备聚氨酯泡沫材料可以使泡孔更加稳定细腻。将聚氨酯泡沫材料在环氧树脂三防漆及助剂混合溶液中浸泡后除去多余的溶剂,经压缩、洗涤、干燥,得到多孔垫层,固定于路面与超疏水涂层之间,可以改善超疏水涂层的路用性能。采用溶液反应法将聚乙烯亚胺修饰到聚氨酯泡沫表面,然后加入戊二醛作为交联剂,制备聚乙烯亚胺功能化的聚氨酯泡沫吸附材料,可用于市政和工业污水处理。

紫外光固化接枝明胶改性可生物降解水性聚氨酯的性能研究

以聚己内酯二醇(PCL)为软段成分,丙烯酸羟乙基酯(HEA)为封端剂,制备了具有丙烯酸酯端基的水性聚氨酯(WPU)预聚体。将乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)与明胶水解缩合反应后得到的乙烯基接枝改性明胶(GH)通过共价键合的连接方式引入到WPU分子骨架中。通过紫外光固化将GH中的乙烯基和WPU预聚体中的丙烯酸酯末端连接,制备了可生物降解的WPU/GH复合材料。对WPU/GH的热性能、热失重性能及生物降解性能、降解后结晶度的变化等进行了测试和分析。结果表明,共价键合能提高WPU的成膜性能、耐水性和热稳定性。当GH含量达到10 wt.%时,WPU/GH在0.6%脂肪酶PBS溶液中的降解率达到68%,在土壤中的降解率达到56%。

三羟甲基丙烷改性水性聚氨酯的制备及影响因素

三羟甲基丙烷(TMP)化学结构中有三个羟基,在水性聚氨酯的制备中起交联作用,可提高水性聚氨酯的耐水性、耐热性和力学性能.分别讨论异氰酸酯基和羟基的物质的量比(R值)、异氰酸酯的种类以及低分子多元醇对水性聚氨酯的性能影响;然后通过优化水性聚氨酯的合成工艺,并调控TMP的加入量,探究TMP对其性能的影响.结果表明,当使用聚碳酸酯二醇(PCDL)和四氢呋喃均聚醚(PTMEG)(物质的量比为1∶1)为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,TMP质量分数为0.50%时,乳液稳定,耐水率为2.01%,拉伸强度为20MPa,断裂伸长率为108%.

基于超分子相互作用的自愈合聚氨酯材料

聚氨酯材料由于其固有的氢键结构被认为是一种理想的自愈合材料。将超分子化学体系引入到聚氨酯中,可以获得性能更加出色的自愈合材料。这些基于超分子相互作用的自愈合聚氨酯材料在受损后能够恢复其大部分物理和化学性质,具有优异的性能。该文首先从不同类型的愈合机理出发,综述了近年来基于超分子相互作用的自愈合聚氨酯材料,包括氢键结合体系、基于芳香基的π-π堆积体系、链段侧链中含有离子基团并彼此形成交联点的离子交联聚合物体系、金属离子与配体进行配位引起材料交联的金属配体相互作用体系、大环分子与特定大小的分子形成包合物的主客互动体系。然后展望了自愈合聚氨酯未来发展优势。

自修复聚氨酯材料的研究进展

聚氨酯材料因具有优异的综合性能而得到了广泛应用,但是其在使用过程中不可避免地会产生微裂纹等结构破坏,而自修复技术是解决这一问题的有效方案。本文阐述了非本征型和本征型自修复的机理,重点综述了本征型自修复材料的设计方法和研究进展,讨论了不同设计方法对材料自修复性能、力学性能等的影响,最后针对自修复材料自修复性能和力学性能的平衡问题,探讨了复合型自修复体系的可行性、设计思路和最新进展,提出了复合型自修复材料是今后的一大发展趋势,并展望了自修复材料面临的挑战和发展方向。

双羟基染料改性有色水性聚氨酯的制备与性能

为了探究双羟基染料不同引入方式对水性聚氨酯(WPU)乳液及其成膜性能的影响,采用异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋喃(PTMG)、2,2-二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇(BDO)合成了WPU乳液。将酸性红87作为扩链剂部分替代BDO制备了有色化学共聚聚氨酯(ARWPUA-1~3)乳液;将酸性红87作为软段部分替代PTMG制备了有色化学共聚聚氨酯(ARWPUB-1~3)乳液;将酸性红87与WPU共混制备了WPU/AR。采用FTIR、1HNMR和UV-Vis对样品的结构进行了表征;考察了不同有色WPU的贮存稳定性、耐溶剂性、颜色特征值、耐干/湿摩擦色牢度以及力学性能,并对其进行了分子动力学模拟。结果表明,由n(酸性红87)∶n(BDO)=1∶4制备的ARWPUA-2具有优异的贮存稳定性;在不同溶剂中均不会发生溶解脱色现象;具有良好的耐干/湿摩擦色牢度和较高的力学性能,其拉伸强度22.6MPa,断裂伸长率为810%。

聚氨酯用环保型催化剂的性能及其动力学

以二月桂酸二丁基锡为参照,研究了异辛酸铋、新癸酸铋、十三烷酸铋、异辛酸锌四种环保型催化剂对异氰酸酯与羟基反应的催化效果、相对选择性及投料顺序的影响,并研究了不同催化剂的反应动力学。结果表明:四种环保型催化剂反应速率不同,存在两个反应阶段。在60℃条件下,第一阶段十三烷酸铋的催化效果更好,第二阶段异辛酸铋的催化效果更好。通过计算不同反应体系的活化能、活化焓和活化熵,揭示了四种环保型催化剂的一些催化性质。