有机硅改性复合软段水性聚氨酯的制备及性能研究

以羟基氟硅油(FSiO)为原料,亚麻油酸-环氧二元醇(LA-ER)、聚丙二醇-1000(PPG-1000)为复合软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为复合硬段,乙二胺基乙磺酸钠(CA-95)为亲水扩链剂,制备了一种新型水性聚氨酯(WPU-SiF)乳液。探讨了FSiO的掺量对WPU-SiF乳液性能的影响。研究结果表明:(1)红外光谱分析证实,FSiO成功接入了水性聚氨酯(WPU)中,合成了目标产物WPU-SiF。(2)随着FSiO掺量的增加,WPU-SiF乳液的平均粒径逐渐增加,固含率逐渐减少,黏度逐渐减少;乳液的常温稳定和冻融稳定性均较好,高温稳定性也得到提高。(3)随着FSiO掺量的增加,涂层的铅笔硬度总体趋势呈现减小,光泽度呈略微增大趋势,表干时间逐渐延长,涂层的水接触角呈先升高、后降低的趋势,胶膜的拉伸强度也呈增大趋势,胶膜的断裂伸长率呈现先升后降的态势。当FSiO掺量为5%时,WPU-SiF胶膜的疏水性能较好,胶膜的水接触角为78.46°。(4)综合考虑,当FSiO掺量为5%时,WPU-SiF乳液的综合性能较佳。

高固含量低黏度聚氨酯微乳液的制备及性能研究

以聚(四氢呋喃-co-氧化丙烯)二醇(Ng210)为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,以1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPS)和二羟甲基丙酸(DMPA)作为亲水扩链剂,采用自乳化法合成了一系列了高固含量低黏度稳定聚氨酯微乳液,分析了DHPS和DMPA质量配比对乳液性能的影响,结果表明,所得乳液粒径呈多元分布,乳胶粒子呈球形;乳液为假塑性流体,表观黏度小于250mPa.s(剪切速率为25s-1)且随切变速率的变化规律呈现一定的切力变稀特征;随着DHPS/DMPA比值的增大,胶粒平均粒径逐渐减小,多分散性增强;当DHPS/DMPA值为4/10～6/10时,乳液中大小粒子粒径比为6～8,且大乳胶粒子的体积分数约为70%～75%,乳液的固含量均大于70%.另外,乳液具有较好的低温和高温以及贮存稳定性,具有较低的表面张力,相对于常规的聚氨酯乳液,所制备的高固含量聚氨酯乳液胶膜具有更好的力学性能.

磺酸型自乳化端羟基有机硅/聚氨酯微乳液

以N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(APAETMS)为封端剂,对自乳化法合成的新型磺酸型表面活性单体制备的磺酸型水性聚氨酯(简称WPU)微乳液进行改性,得到端羟基有机硅/聚氨酯微乳液;考察了单体1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)和APAETMS的含量对磺酸型WPU微乳液性能的影响。实验结果表明,随DHPA含量的增加,磺酸型WPU微乳液的平均粒径减小,分散系数减小;改性磺酸型WPU微乳液的粒径呈多元分布,粒子呈核壳结构;随APAETMS含量的增加,改性磺酸型WPU微乳液的平均粒径增大,分散系数增大,表观黏度减小;当APAETMS质量分数(基于体系的总质量)由0.5%增至2.0%时,改性磺酸型WPU微乳液的固含量比改性前有所增加,最高可达到65%。

用磺酸型亲水扩链剂制备高固含量聚氨酯乳液

以聚(四氢呋喃-co-氧化丙烯)二醇为软段、异佛尔酮二异氰酸酯为硬段,以1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)作为亲水扩链剂,用自乳化法合成了一系列稳定的高固含量聚氨酯乳液,分析了DHPA用量对乳液及其胶膜性能的影响。结果表明:所得聚氨酯乳液的粒径呈多元分布,乳胶粒子呈球形;乳液为假塑性流体;随着DHPA用量的增加,乳液平均粒径逐渐减小,粒径分布变窄,固含量不断增大,当DHPA质量分数为7%时,乳液的总固物质量分数可达61%。乳液具有较好的高、低温及贮存稳定性能。随着DHPA用量的增加,聚氨酯乳液胶膜的拉伸强度逐渐增大,扯断伸长率则先增大后减小;当DHPA质量分数为5%时胶膜的综合力学性能最佳;DHPA用量对胶膜的热稳定性没有明显影响。

原料及合成工艺对水性聚氨酯性能的影响

用不同聚醚以及不同的合成工艺制备了性能不同的水性聚氨酯乳液,研究了原料以及合成工艺对乳液和胶膜性能的影响。结果表明:用四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇制备的WPU性能比用聚氧化丙烯二醇制备的WPU的综合力学性能好,并且在分散的同时进行中和以及分散时将水加入到预聚体中进行乳化所得到的乳液比较稳定,而且两步法较一步法制的乳液分散性好,但胶膜力学性能方面,一步法好。

磺酸型水性聚氨酯乳液制备工艺的研究

以聚氧化丙烯二醇(N210)和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,以自制的磺酸型亲水单体1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)作为扩链剂,制备了磺酸型水性聚氨酯乳液;通过性能测试,研究了R[n(—NCO)∶n(—OH)]值、DHPA含量对乳液及胶膜力学性能的影响,并通过红外光谱对产物的结构进行了表征。结果表明,随着R值的增大,乳液的黏度下降,胶膜的拉伸强度增大,断裂伸长率下降;当R=2时,随着DHPA含量的增加,乳液的平均粒径变小,乳液的稳定性逐渐增强,胶膜的拉伸强度逐渐增大,断裂伸长率则先增大后减小;当DHPA含量为5%时,胶膜的力学性能最佳;性能测定表明:采用分散和中和同时进行的方式,制备的水性聚氨酯乳液综合性能较好。

新型固体胶棒的制备与性能研究

以水性聚氨酯(WPU)乳液为胶粘剂、硬脂酸钠为赋型剂和甘油为保湿剂等制备固体胶棒。采用单因素试验法优选出制备固体胶棒的较佳工艺条件。结果表明:当w(WPU)=25%～35%、w(赋型剂)=5.5%、w(水)=30%～40%、w(保湿剂)=4%、m(硬脂酸)∶m(NaOH)=6∶1、中和反应时间为30 min、中和反应温度为80～85℃和最终体系的pH值为8～9时,固体胶棒具有赋型性好、涂抹性佳、储存稳定期长、粘接性能强、硬度适中、成本较低且环保等优点,完全满足实际使用要求。

含磺酸根和羧酸根的高固含率聚氨酯分散体稳定性的研究

以聚醚多元醇为软段、甲苯二异氰酸酯为硬段、1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPS)和2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为复合亲水扩链剂,合成了聚氨酯(PU)分散体;采用FTIR方法对PU分散体的结构进行了表征;考察了PU分散体的pH稳定性、耐电解质性能、耐高温性、抗冻融性及储存稳定性。实验结果表明,PU分散体的耐电解质性能随反应体系中m(DHPS)∶m(DMPA)的增大而下降;当反应体系中0.4≤m(DHPS)∶m(DMPA)≤0.6时,合成的PU分散体的固含率大于70%(w),PU分散体在pH=5～10的条件下能稳定存在,80℃时稳定性好,室温下放置6个月以上无明显的分层,经4次冻结-融化后产生凝胶。PU分散体具有较好的pH稳定性、耐高温性、抗冻融性及储存稳定性。

磺酸型低聚醚二元醇改性聚乙烯醇水溶性薄膜的制备

以聚乙烯醇(PVA)为主要原料、磺酸型低聚醚二元醇(DPSA)为助溶剂、二甲基硅油为脱模剂和流平剂,制备了一种新型的速溶型水溶性PVA薄膜,并探讨了DPSA、助剂掺量对PVA薄膜性能的影响。研究结果表明:随着DPSA掺量的增加,薄膜的溶解速率明显提高;甘油可改善薄膜的柔软度和拉伸强度,可溶性淀粉可增强薄膜的力学强度,而二甲基硅油可提高薄膜的脱模性;当p H=8、w(DPSA)=4%、w(甘油)=3%、w(可溶性淀粉)=2%和w(二甲基硅油)=0.6%(均相当于PVA溶液质量而言)时,所制得的水溶性PVA薄膜在水溶性、脱模性、柔韧度、拉伸强度和透明度等方面的综合性能较佳。

高固含量聚氨酯/有机硅复合分散体的微观形态及流变行为

以含硅的二元醇(PES)和聚醚二醇(PPG)为软链段,TDI和复合亲水扩连剂1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPS)和二羟甲基丙酸(DMPA)为硬链段,以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)作为封端剂,采用自乳化法制备了一系列高固含量聚氨酯/有机硅复合分散体(HSLV-Si/PU).分析了PES和PPG质量配比和KH-550含量(质量百分比)对分散体性能的影响.结果表明:所得分散体为假塑性流体,其粒径呈多元分布,乳胶粒子呈核壳结构.随着PES/PPG比值和KH-550含量的增大,乳胶粒平均粒径增大,粒度分布变宽,固含量则减小,当PES/PGG值为1/3,KH-550含量为1%,固含量高达55.2%.另外,和纯PU分散体相比,该分散体的稳定性略有下降,但仍可以满足要求.

氨丙基氨乙基三甲氧基硅烷改性磺酸型水性聚氨酯

采用氨丙基氨乙基三甲氧基硅烷(APAETMS)对磺酸型水性聚氨酯进行了改性,分析了APAETMS质量分数对乳液及胶膜性能的影响。结果表明:改性后乳液的粒径呈多元分布,乳胶粒子呈核壳结构;随着APAETMS质量分数的增大,胶粒平均粒径逐渐增大,多分散性增强;当APARTMS质量分数大于1.5%小于2.0%时,乳液的固含量比纯水性聚氨酯有所增加,最高达65%。与未改性的相比,力学性能略有提高,但耐水性明显提高。

核壳乳液聚合法制备聚丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液

以聚四氢呋喃二醇(PTMG-1000)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为基本原料,二羟甲基丙酸(DMPA)作为亲水扩链剂,甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)作为偶联剂与甲基丙烯酸甲酯(MMA)反应,采用核壳乳液共聚法,制备了聚丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液(WPUA);通过红外光谱、透射电镜对WPUA乳液粒子的结构进行观察,探讨了DMPA用量、聚氨酯预聚体R值、聚氨酯(PU)链段与聚丙烯酸酯(PA)链段质量比等因素对乳液外观、粘度、稳定性等性能的影响;结果表明,当DM-PA用量为6份,R值为2.5,PU链段与PA链段质量比为70∶30时,所得WPUA表观性能较为优异。

硅改性高固含量水性聚氨酯分散体的制备及性能研究

以含硅的多元醇(PES)和聚醚二醇(PPG)为软链段,甲苯二异氰酸酯(TDI)和复合亲水扩链剂1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPS)和二羟甲基丙酸(DMPA)为硬链段,以γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-540)作为封端剂,采用自乳化法制备了一系列高固含量有机硅/聚氨酯复合分散体(Si/PU)。分析了PES和PPG质量比和KH-540含量对分散体性能的影响。结果表明,所得分散体的粒径呈多元分布,乳胶粒子呈核壳结构。随着PES/PPG质量比和KH-540含量的增大,乳胶粒平均粒径增大,粒度分布变宽,固体质量分数基本能达到50%以上,粘度均小于400 mPa·s,当PES/PGG值为1∶3,KH-540质量分数为1%时,固体质量分数高达55.8%;另外,胶膜具有较好的表面性能。

高固含量水性聚氨酯乳液的微观形貌及电导性能的研究

以聚四氢呋喃-氧化丙烯二醇(Ng210)为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,以1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPS)和二羟甲基丙酸(DMPA)作为亲水扩链剂,采用自乳化法合成了一系列高固含量聚氨酯乳液,对乳液三维微观粒子形貌和电导性能进行了研究。结果表明:所得乳液的粒子呈球形,粒径随着DHPS/DMPA比值的增大逐渐减小,随着固含量的增大,单位体积粒子数目显著增多;随着DHPS/DMPA比值增大,乳液的电导率逐渐增大;随着CaCl2溶液加入体积量的不断增多,乳液体系的电导率呈先减小后增大的变化趋势;随着HCl加入量的增多,乳液的电导率先缓慢增大,然后再急剧增大;随着乳液不断被稀释,体系电导率逐渐降低,但不呈直线减少。

水性聚氨酯乳化工艺及乳液性能的测定

制备了水性聚氨酯乳液,讨论了分散工艺和中和顺序对其性能的影响。结果表明倒相分散法得到的乳液外观和稳定性较好、粒径小、分布窄,采用分散和中和同时进行的方式制备的乳液综合性能较好。

磺酸型亲水单体扩链制备水性聚氨酯的研究

以聚氧化丙烯二醇(N210)和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,以自制的磺酸型亲水单体1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)作为扩链剂,制备了磺酸型水性聚氨酯乳液;研究了R(NCO/OH)值、DHPA含量对乳液及胶膜力学性能的影响,通过红外光谱对产物的结构进行了表征。结果表明,随着R值的增大,乳液的黏度下降,胶膜的拉神强度增大,断裂伸长率下降;同时,当R为2时,随着DHPA的增加,乳液的平均粒径变小,乳液的稳定性逐渐增强,胶膜的拉伸强度逐渐增大,断裂伸长率则先增大后减小。当DHPA为5%时,胶膜的力学性能最佳。

超临界流体快速膨胀法制备红磷微胶囊阻燃剂

采用超临界流体快速膨胀法,利用自制特殊喷嘴制备红磷微胶囊阻燃剂。实验研究了喷嘴温度、膨胀前釜内温度、红磷粒子质量流量以及釜内压力对包覆效果的影响。结果表明,当喷嘴温度和高压釜内温度相等,即Tf=T=120℃,红磷质量流量Vm=1.5g/min,釜内压力p≥16MPa时,红磷微胶囊粒子包覆效果较理想。

环氧树脂改性水性聚氨酯的合成工艺与性能研究

探讨了环氧树脂E-44对水性聚氨酯进行改性,当DMPA含量为5wt%—7wt%,环氧树脂添加量为5wt%—8wt%,采用相反转分散方法时,可得到较稳定的环氧树脂改性水性聚氨酯分散液,且分散液综合性能较好;用环氧树脂改性的水性聚氨酯制备的涂膜具有硬度高,耐水性和耐溶剂性好等特点.

亲水扩链剂含量对磺酸型高固含量聚氨酯乳液及胶膜性能的影响

以聚(四氢呋喃-co-氧化丙烯)二醇(Ng210)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,以1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)为亲水扩链剂制得了高固含量聚氨酯乳液。分析了DHPA含量对乳液及胶膜性能的影响。结果表明:随着DHPA含量的增大,胶粒平均粒径逐渐减小,多分散性变窄,固含量不断增大,当DHPA含量为6%时,乳液的固含量最高达59%。;随着DHPA含量的继续增大,胶膜的拉伸强度逐渐增大,断裂伸长率先增大后减小,而胶膜的热稳定性没有明显变化。

超临界CO_2快速膨胀法制备SiO_2/聚氨酯超疏水涂层

用超临界CO2快速膨胀法制备了SiO2/聚氨酯超疏水涂层。首先用十三氟辛基三乙氧基硅烷(F-硅烷)和γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)改性纳米二氧化硅,制备出含双键的纳米二氧化硅粒子,将其分散在超临界CO2中,再利用超临界CO2快速膨胀法将其喷射到双键封端的且已添加了引发剂的聚氨酯涂层表面,通过加热,使纳米二氧化硅粒子接枝在聚氨酯涂层表面,形成稳固粗糙结构,获得了超疏水性质。研究了喷嘴温度、反应釜温度和压力、偶联剂配比、表面粗糙度对涂层疏水性的影响。结果表明:涂层的静态水接触角可达到169.1°±0.6°;在喷嘴和釜内温度都为90℃,釜内压力为16 MPa,F-硅烷和KH-570配比为1∶1,表面粗糙度为7.3μm时,所制得涂层具有较好的超疏水性,且具有优良的耐刮伤性。该法高效环保,涂层性能优良,适于大面积制备。