有机氟硅共改性水性聚氨酯乳液的合成及其性能

将异佛尔酮二胺(IPDA)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)进行Micheal加成反应,合成端仲胺基的有机氟化合物(DFMA-IPDA)。以该化合物为扩链剂、聚醚改性聚二甲基硅氧烷(PDMS)为二元醇,与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、二羟甲基丙酸(DMPA)聚合制备了有机氟和硅改性的水性聚氨酯(WPU),研究了有机氟和/或硅用量对WPU乳液性能和胶膜性能的影响。结果表明:用该方法合成的DFMA-IPDA纯度达99.2%,和一定量的PDMS共改性可合成稳定的WPU乳液。随两者用量的增加,WPU乳液的平均粒径增大,胶膜的热稳定性、耐水性提高,表面水接触角增大。PDMS可提高WPU胶膜的柔性,而DFMA-IPDA可提高胶膜的韧性。用PDMS和DFMA-IPDA共改性能获得综合性能优异的WPU,当扩链剂完全采用DFMA-IPDA,PDMS用量为4%时,WPU胶膜的吸水率为4.5%,水接触角达到102.3°。

基于合成氟二元醇改性水性聚氨酯研究

将甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯分别和乙二醇胺进行Michael加成反应,合成氟碳链长度不同的有机氟二元醇,用其做扩链剂合成有机氟改性水性聚氨酯(WPU)。对含氟二元醇进行了表征分析,并研究了其氟碳链长度和用量对WPU乳液性能和膜性能的影响。结果表明,合成的含氟二元醇收率和含量分别达到96.8%和98.9%以上。当扩链接采用50%或100%的有机氟二元醇时,均可得到稳定的WPU乳液。提高氟碳链长度或增加其扩链剂用量,WPU乳液的平均粒径增大,膜的拉伸强度、热稳定性能、耐水性能和表面疏水性能等得到了提高,但膜的断裂伸长率降低。和未改性的WPU相比,用甲基丙烯酸十二氟庚酯合成的二元醇扩链所得WPU膜的拉伸强度从10.1 MPa提高到14.5 MPa,吸水率从18.0%降低至6.5%,表面水接触角从71.4°提高到93.9°。

有机醇改性多壁碳纳米管/水性聚氨酯复合材料

将多壁碳纳米管(MWCNTs)羧基化和酰氯化,再分别和乙二醇(EG)、丙三醇(GL)以及二羟甲基丙酸(DMPA)反应合成3种亲水性MWCNTs,并将其与水性聚氨酯(WPU)混合,固化制得MWCNTs/WPU复合材料。采用透射电镜,扫描电镜,傅里叶红外光谱和同步热分析仪以及乳液粒径,流变性,拉伸性能和导电率测试研究了有机醇改性MWCNTs/WPU复合材料的性能。结果表明,改性MWCNTs的接枝率高于19.8%,在水和WPU乳液中分散性得到显著改善。接枝率越高,MWCNTs的水溶性越好,复合乳液平均粒径越小,复合材料的力学性能越好,导电率越高。质量分数1.5%的原始MWCNTs/WPU复合材料比WPU膜的拉伸应力提高了32%,而相同用量的MWCNTs-EG、MWCNTs-GL和MWCNTs-DMPA与WPU的复合材料则较其分别提高60%、67%和72%。其导电率达6.3×10^-5 S/cm以上,比原始MWCNTs复合材料提高了3个数量级。