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))。

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。

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。

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。

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.

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%.

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。

双组分聚氨酯-聚脲涂料的制备与性能研究

采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、不同比例的聚醚二醇(N-220)和聚醚三醇(N-330)与固化剂4,4′-亚甲基双(2-氯苯胺)(MOCA)制备双组分聚氨酯-聚脲(PUU)复合涂料。研究了合成预聚体的适宜反应条件、异氰酸酯指数(R值)、软段中两种聚醚多元醇的比例对涂料性能的影响。通过二正丁胺法、红外光谱(FT-IR)、拉伸强度、接触角、差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)对涂层进行了分析。结果表明:78℃左右体系反应时间最短,得到的涂料体系稳定。预聚体中R值增加,涂膜的断裂强度增大,断裂应变减小,R=4时,涂膜有良好力学性能。当n(聚醚二醇)∶n(聚醚三醇)=1∶1时,聚氨酯涂料的综合性能最好;n(聚醚二醇)∶n(聚醚三醇)=3∶1时接触角最大;玻璃化转变温度逐渐升高。

阻燃型水性聚氨酯乳液的制备及性能

以苯酐聚酯二元醇(PH-56)、聚己二酸新戊二醇酯(PNA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)等为基础原料,三羟甲基氧化磷(THPO)为交联剂,制备一系列改性水性聚氨酯乳液(ZWPU)。通过红外光谱仪(FTIR)表征胶膜的结构,同时测定胶膜的力学性能、阻燃性能等。结果表明,随着THPO添加量逐渐增加,胶膜铅笔硬度降低,极限氧指数和垂直燃烧呈现先增加后降低的趋势,热稳定性增加,耐水性降低;当THPO添加量为0.77%(占聚氨酯预聚体的质量分数)时,胶膜铅笔硬度为3H,附着力为0级,极限氧指数为24%,垂直燃烧等级为V-1,热释放速率降低了13.86%,拉伸强度为49.98 MPa,断裂伸长率为461.41%。

全球聚氨酯防水密封材料的研究前沿进展

介绍了近年来在建筑防水和密封领域聚氨酯材料的研发和应用新进展,重点聚焦了聚氨酯产品以及相关原材料在阻燃、生物基、水性化、高强度以及与沥青防水卷材复合这5个方面的研究和应用进展,并对聚氨酯在防水密封材料的应用和发展前景进行了展望。

预聚体对无溶剂聚氨酯胶黏剂耐蒸煮性能的影响

本文合成了系列聚氨酯预聚体,将其用于制备双组分无溶剂聚氨酯胶黏剂,并利用红外光谱和核磁共振波谱证明预聚体和胶黏剂的结构。通过控制变量法研究了聚氨酯预聚体的异氰酸酯基质量分数(ω_(NCO))、多元醇分子量、R值(胶黏剂中-OH和-NCO基团的摩尔比)对胶黏剂黏度和耐蒸煮性能的影响。结果表明,在ω_(NCO)为17%时,预聚体黏度较低,聚氨酯胶黏剂经水煮后的剥离力较高。当ω_(NCO)一定时,随着多元醇分子量减小,预聚体黏度增大,聚氨酯胶黏剂水煮前后的剥离力增加。在多元醇分子量为1 609 g/mol,ω_(NCO)为17%,R值为2.5时,水煮前后耐蒸煮聚丙烯流延膜层剥离力最高分别达到6.30 N和4.37 N。将该预聚体与多种B组分混合获得一系列聚氨酯胶黏剂,均满足国家标准GB/T 41168-2021对铝塑复合膜耐蒸煮性能的需求。

聚四氟乙烯掺杂对弹性基摩擦纳米发电机输出性能的影响

弹性摩擦纳米发电机可以将弹性形变的机械能转换为电能,但是弹性材料在发生弹性变形时由于其接触面积减小等原因,导致电输出性能降低,而弹性摩擦纳米发电机被认为是弹性能量收集与输出装置的理想模式。文中采用常规自然发泡的方法制备出弹性多孔聚氨酯摩擦电材料,并通过均匀和梯度掺杂的方式掺入介电材料聚四氟乙烯来提升电输出性能。聚醚多元醇和异氰酸酯比例为2:1且聚四氟乙烯掺杂含量为3%时,均匀掺杂弹性多孔摩擦纳米发电机的转移电荷量、开路电压和短路电流达到最大值52 nC,133.6 V和1.3μA;梯度比例为3:1时,在相同条件下,梯度掺杂弹性多孔摩擦纳米发电机的转移电荷量,开路电压和短路电流较均匀掺杂弹性多孔摩擦纳米发电机分别提升了32.65%,33.33%和9%。通过有限元电势分布模拟和相互作用电动力学理论推导,验证了梯度掺杂较均匀掺杂的摩擦纳米发电机电输出性能有较强的提升作用。为弹性多孔聚氨酯摩擦电材料的设计与制备提供了新思路。

一种基于亚胺键的兼具阻尼和自修复性能的聚氨酯材料

以乙二胺和水杨醛为原料,合成了具有双亚胺键结构的芳香类化合物乙二胺席夫碱(ESS),红外光谱和核磁对其结构进行了表征,证明该化合物成功合成。然后以ESS为扩链剂制备了聚氨酯(EPU),采用红外光谱分析了其结构组成,热失重分析和动态力学热分析研究了聚氨酯的热稳定性及阻尼性能,利用力学性能测试及光学显微观察对自修复性能进行表征,分析了亚胺键以及不同添加比例对聚氨酯性能的影响。结果表明,EPU的有效阻尼温域可达到-5~100℃。根据时温等效原理,有效频率范围可以外推至0.1~103Hz,表现出优异的阻尼性能。EPU具有优异的力学性能,拉伸强度为11.97~16.89 MPa,断裂伸长率为726%~498%。同时EPU在温和的刺激条件下表现出良好的自修复性能,40℃修复12 h,可恢复87.9%的力学性能。60℃修复5 min,表面划痕可以愈合,在酸性条件下,EPU的修复能力更好。

木质素改性蓖麻油基水性聚氨酯的制备与性能

以聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、蓖麻油为主要原料,热水解木质素为改性剂,2,2-二羟基甲基丙酸为亲水扩链剂,采用预聚体法制备了一系列的木质素改性蓖麻油基水性聚氨酯(LCWPU)。考察了LCWPU胶膜的结构特征、热性能、疏水性以及光泽度。探讨了木质素的含量及n_(NCO)/n_(OH)对LCWPU胶膜热稳定性能、力学性能和耐水性能的影响。结果表明,随着木质素含量的增加以及n_(NCO)/n_(OH)的增加,LCWPU胶膜的吸水率降低,拉伸强度显著提高;当木质素含量为3%,且n_(NCO)/n_(OH)为4.5时,LCWPU胶膜的耐水性及拉伸强度最高,接触角可达95.7°,吸水率为14.3%,拉伸强度为62.9 MPa,断裂伸长率为297.5%。所设计的木质素改性蓖麻油基水性聚氨酯在皮革涂饰剂、哑光木漆等领域具有良好的应用前景。

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。