Preparation and Properties of Two-Component and Double-Crosslinking Waterborne Polyurethane-Acrylic Dispersions

In this paper, isophorone diisocyanate (IPDI), polyethylene glycol (PEG), dimethylolpropionic acid (DMPA) and internal crosslinking agent trimethylolpropane (TMP) were used to prepare waterborne polyurethane. And then double-crosslinked polyurethane-acrylic composite aqueous dispersion was prepared in which polyacrylate was adopted to modify waterborne polyurethane and some special external crosslinking agents were added including silicone and trifunctional aziridine. The influence of the amounts of internal and external crosslinking agents, emulsifier, initiator on the particle size, particle size distribution, viscosity, molecular weight, as well as water adsorption ratio were studied.

水性双组分丙烯酸-聚氨酯的合成与表征(英文)

使用相转化法,即将水溶性丙烯酸树脂和HDI缩二脲混合,然后加水稀释转相,制备了水性双组分丙烯酸聚氨酯。研究了丙烯酸树脂配方对双组分聚氨酯性能的影响,并用红外光谱(FTIR)对涂膜固化进行了表征。结果表明,以丙二醇甲醚醋酸酯为溶剂,在羟值为120 mgKOH·g-1、酸值为30 mgKOH·g-1的水溶性丙烯酸树脂中,添加10 %的甲基丙烯酸异冰片酯,获得的双组分聚氨酯乳液粒径小。室温干燥12 h,固化反应完成,涂膜交联密度高。

功能性水性聚氨酯的研究进展

水性聚氨酯具有绿色、环保的特点,广泛应用于涂料、胶黏剂和表面整理剂等领域,但存在着力学性能低、热稳定性差的缺点。基于此,综述了近几年用于提升水性聚氨酯力学性能和热稳定性的方法,并就水性聚氨酯的应用领域进行了介绍,旨在为科研人员开发、合成新型水性聚氨酯提供帮助。

HEA-AA-MMA-BA共聚乳液的稳定性

研究了聚合工艺对HEA-AA-MMA-BA(HAMB)共聚乳液聚合稳定性和贮存稳定性的影响,分析了其失稳机理,并提出了适合HAMB体系的乳胶粒总势能修正公式。结果表明,采用预乳化单体滴加工艺,比补加乳化剂的净单体滴加工艺聚合稳定性更好。适当降低聚合温度和预乳化单体滴加速率,有利于提高乳液聚合稳定性和贮存稳定性。透射电镜和中和实验证明,富含羟基乳胶粒之间的氢键作用力是HAMB乳液失稳的重要原因。

水性双组分羟基丙烯酸聚氨酯涂料的研究

以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)为单体,使用乳液聚合技术合成了水性羟基丙烯酸乳胶,并利用FT-IR、DSC对其进行了表征。然后使用HDI型异氰酸酯作为固化剂,配制了水性双组分聚氨酯涂料。采用FT-IR、盖尔分率、性能测试等手段,对获得的水性双组分聚氨酯涂层的分子结构、硬度、耐化学品性、固化剂用量、交联密度等进行了分析讨论。结果表明:以自制的水性羟基丙烯酸乳胶配制而成的水性双组分聚氨酯涂料,当使用固化剂比例为n(—NCO)/n(—OH)=1.3时,涂层的交联密度最大,硬度、耐化学品性等表现最佳。另外,施工和养护条件是决定水性双组分聚氨酯涂料固化反应程度和涂层性能优劣的重要因素。

基于2K-PU体系的水性木器超亚透明涂层解决方案及影响因素研究

水性双组分聚氨酯(2K-PU)超亚涂料应用需求的日益增长,而大量添加消光剂会导致涂膜装饰性降低及耐化性下降,为了攻克这一技术瓶颈,实验选取了市售的高性能羟基水性羟基丙烯酸树脂为成膜物,以羟值、消光粉、异氰酸酯固化剂、流变助剂类型筛选为切入点,探讨了物料种类、物料组合方式对涂料活化期、透明度、消光效率、耐化学品性能、防沉稳定性的影响,进而优选了可行的水性2K-PU超亚透明涂层解决方案,为各类超亚防护涂层的设计提供一种新颖的技术思路。

抗开裂型单组分水性聚氨酯防水涂料的制备及应用

以水性聚氨酯分散体(PUD)为成膜树脂,添加颜填料和多种其他功能助剂,制备了一款抗开裂型单组分水性聚氨酯防水涂料。按照水性聚氨酯防水涂料团标T/CWA 207—2021的方法制备涂膜,并对涂膜进行性能表征。结果表明,当PUD质量分数为45%~60%,在涂料配方中同时引入保湿剂、交联剂和偶联剂,在确保涂膜力学性能不下降的同时,可降低涂膜吸水率,消除单组分水性聚氨酯防水涂料涂膜干燥过程的开裂现象;经工程应用验证,能满足工程施工要求。

探究对水性双组分聚氨酯涂料涂膜鲜映性影响的因素

针对水性双组分聚氨酯涂料涂膜外观橘纹的问题,通过对涂膜的长波、短波、光泽等性能的表征,从树脂、流平剂、消泡剂和助溶剂因素研究分析了涂膜鲜映性的影响因素。结果表明:当树脂羟基含量达到3.0 mg KOH·g^(-1)以后,树脂羟基含量高低对于涂膜鲜映性的影响很少,与树脂本身的通透性、与体系相容性等参数相关;不同类型的流平剂对涂膜鲜映性影响较大,丙烯酸类流平剂对长波改善较为明显;在消泡剂方面,有机硅类消泡剂对涂膜外观改善有明显作用;助溶剂的沸点、表面张力与水的相溶性参数直接影响涂膜的鲜映性。

长活化期快干型水性双组分聚氨酯涂料的制备及性能研究

通过探究羟丙分散体与羟丙乳胶配比、成膜助剂及增稠剂的种类和用量制备了一款长活化期快干型水性双组分聚氨酯(2KPU)涂料。实验结果表明:当混拼的羟丙分散体使用溶剂BCS,酸值低于8.83 mg KOH/g,羟丙分散体/羟丙乳胶质量比例为5︰5时得到的水性羟基树脂相容性最佳,综合性能最优;涂料配方中以DPnB和PM作为成膜助剂,搭配Coapur XS-83为增稠剂时制备的水性2KPU涂料具备优异的机械性能,且活化期长,干燥速度快。

水性双组分聚氨酯涂料性能研究——丙烯酸树脂分散体对涂膜性能的影响

丙烯酸树脂分散体作为羟基组分与亲水改性多异氰酸酯配漆,制备水性双组分聚氨酯涂料,研究了丙烯酸树脂分散体的羟值、酸值、玻璃化转变温度等对涂膜性能的影响;用红外光谱仪表征了固化膜的结构,用扫描电镜观察了固化膜的表面形态。结果表明:涂膜的机械性能较好,但耐化学品性和耐水性较差;羟值在100mgKOH/g时性能较好。

高硬度单组分水性聚氨酯乳液的制备及性能

以羟乙基双酚A(BPEA)作为水性聚氨酯(WPU)的新型扩链剂,聚环氧丙烷三醇(PPG310)为交联剂,利用透射电镜、热失重分析仪、动态力学分析仪、万能仪、铅笔硬度计对其产物进行了表征。结果表明,所制WPU乳液粒子分散性良好,粒子呈20nm左右球形,聚酯型WPU比聚醚型软硬段相容性高,且储能模量、杨氏模量、铅笔硬度、耐水性能均优于聚醚型WPU。交联后的WPU热稳定性提高,当BPEA质量分数为28.7%,PPG310质量分数为13.6%时,所得涂膜的拉伸强度为49.1MPa,铅笔硬度可达2H,吸水率为6.8%。

聚硅氧烷改性水性环氧树脂/聚氨酯复合聚合物的制备及性能研究

利用阴离子型聚硅氧烷改性萜烯基环氧树脂多元醇(ASTP)水分散体与亲水改性己二异氰酸酯(HDI)三聚体复合制备了聚硅氧烷(HTPDMS),并将其用于改性双组分水性环氧树脂(EP)/聚氨酯(PU)复合聚合物。分析表明:ASTP水分散体与多异氰酸酯在70℃加热5 h可完全交联成膜;HTPDMS分子链段接入树脂基体中,在固化交联的过程中硅氧烷链段向聚合物表面富集,当HTPDMS的用量为多元醇质量的10%时,硅氧烷在聚合物表面达到饱和,降低了聚合物表面能,提高了表面接触角,改性后表面接触角为95°,疏水性增强。由于硅氧烷链段热稳定性好,添加HTPDMS提高了复合聚合物的热稳定性。然而硅氧烷链段玻璃化转变温度(Tg)低,且易与聚氨酯基体树脂形成微相分离,添加HTPDMS降低了复合聚合物Tg和储能模量。

新型丙烯酸酯杂合乳液的合成与水性双组分聚氨酯涂料性能

以甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)为羟基单体,采用种子乳液聚合工艺,结合即时中和与极性单体分段滴加等手段合成了羟值为98.8 mg(KOH)/g、固含量为45.0%的新型聚丙烯酸酯杂合乳液(PAH)。TEM观察发现:PAH由表层为羧酸盐覆盖的乳胶粒P1和富含—OH的乳胶粒P2组成。纳米粒度分析表明:相对于常规羟基聚丙烯酸乳液(HPAE),PAH的粒径分布更宽,平均粒径更小。针对PAH配制的水性双组分聚氨酯涂料(2K-WPU)的综合性能测试说明:当—COOH和—OH在P1和P2中的质量比分别为1∶0和1∶3时,涂膜性能最佳。傅里叶红外光谱(FT-IR)分析发现:涂膜固化过程中—NCO与—OH完全反应仅需3 d。原子力显微镜(AFM)分析显示:2K-WPU涂层结构致密且平整。

PU/PA核壳乳液/水分散异氰酸酯交联成膜机理及其性能研究

制备了双组份水性聚氨酯木器涂料,探讨了羟基组分聚丙烯酸酯(PA)含量和固化剂用量对涂膜强度以及耐溶剂性、硬度和抗冲击性能等影响,并根据粒径分析和透射电子显微镜(TEM)等测试方法研究了羟基聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(PUA)和固化剂的反应情况及树脂结构。结果表明,PA含量为15%,固化剂加入量为5%时得到稳定性、涂膜硬度、韧性、耐溶剂性较优的水性聚氨酯木器涂料。

扩链剂对单组分阴离子型水性聚氨酯涂料性能的影响

以一缩二乙二醇(DEG)和DEG与4,4’-二羟基二苯基丙烷(BPA)的混合物分别为扩链剂,研究了扩链剂对单组分阴离子型水性聚氨酯(WBPU)乳液粒径、乳胶膜力学性能和吸水率的影响。结果表明:以DEG和BPA的混合物为扩链剂时制得的乳液平均粒径较大,分布宽;乳胶膜的拉伸强度高,延伸率小;乳胶膜的吸水率降低,且在浸泡48 h后已基本趋于饱和。制得WBPU乳胶膜试样的拉伸强度和延伸率分别为9.09 MPa、453%;酸、碱处理后的拉伸强度和延伸率分别为7.41 MPa、8.36 MPa和479%、429%。

环氧树脂基双组分水性聚氨酯的制备及其在木器涂料中的应用

为提高双组分水性聚氨酯的室温交联速度,将N-苄基乙醇胺引入到环氧树脂制备了环氧树脂基水性多元醇,表征了多元醇的化学结构,并测定了其相对分子质量、粒径分布和玻璃化温度等主要技术参数。将环氧树脂基水性多元醇与多异氰酸酯配合制备了双组分水性聚氨酯,采用红外光谱法研究了室温交联反应过程。研究结果表明:多元醇分子结构中引入苄胺基加快了双组分水性聚氨酯的交联反应速度。将双组分水性聚氨酯制备成水性木器涂料,漆膜具有优异的耐冲击性、附着力、柔韧性、光泽、耐液体介质、硬度、丰满度等性能。

水性双组分聚氨酯涂料的活化期研究

分别采用水性羟基聚丙烯酸酯分散体(PAD)和羟基聚丙烯酸酯乳液(PAE)与亲水改性多异氰酸酯固化剂配制水性双组分聚氨酯涂料(2K-WPU),通过黏度、硬度、光泽度和耐化学介质性能等测试,研究了2K-WPU在不同放置时间内的物理化学行为.结果发现:随放置时间的增加,PAD型2K-WPU的黏度降低,涂膜的起泡程度逐渐增加,涂膜硬度先降低后增加,3h后耐化学介质性能下降;PAE型2K-WPU的黏度变化无规律,涂膜硬度逐渐降低,4h后耐化学介质性能下降,气泡相对较少;PAD型和PAE型2K-WPU的粒径和光泽均无明显变化;PAE型2K-WPU的活化期一般在4h以内,而PAD型的更短,但涂膜的综合性能更优.因此施工前不能根据2K-WPU的黏度变化来判断其活化期,而须根据涂膜耐化学介质性能和外观变化来判断。

双组分水性聚氨酯的成膜过程

双组分水性聚氨酯的成膜过程主要考虑挥发物(水)的挥发、多元醇和多异氰酸酯粒子的聚结、多异氰酸酯与多元醇和水的反应这3个因素的影响。本工作从双组分水性聚氨酯的甲、乙两组分混合中的粒子聚结、混合相中异氰酸酯的反应、水的蒸发和粒子聚结3个方面概述了成膜的具体过程,初步探讨了成膜机理。

氟改性双组分水性丙烯酸聚氨酯涂料性能研究

以甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)为原料,采用溶液聚合法合成了一系列氟含量不同的水性羟基丙烯酸树脂。将含氟水性羟基丙烯酸树脂、亲水性异氰酸酯固化剂和助剂混合制备氟改性双组分水性丙烯酸聚氨酯(2K-WPU)涂料。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对其结构进行了表征,并对涂料的接触角、吸水率和清漆性能分别进行了测试。结果表明,该水性树脂粒径在28.2～68.1 nm之间,粒径分布均匀。当水性羟基丙烯酸树脂组成中DFMA质量分数从0增加至20%时,所制备氟改性2K-WPU涂料的水接触角从70.3°增大到97.6°,吸水率从11.4%降低至6.31%,涂膜的耐水性显著提高。清漆性能测试表明,所制氟改性2K-WPU的各项性能优异。

水性聚氨酯的合成及其在棉织物表面的应用

采用聚碳酸酯二醇(PCDL)、二羟甲基丙酸(DMPA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为预聚原料,三羟甲基丙烷(TMP)为扩链剂合成具有交联结构的水性聚氨酯多元醇分散体,与多异氰酸酯固化剂组成双组分水性聚氨酯涂层,并将其应用于纯棉织物表面以研究涂层对棉织物耐水性能的影响,对涂层织物进行了扫描电镜(SEM)观察、表面接触角和吸水率测试。结果表明:经过处理的织物表面纤维束都被涂层黏附在一起,表面具有很好的疏水性,对水的接触角可以达到130°,而且织物吸水率降至9%;另外经过处理的织物还具有很好的耐水洗性,在反复经过水洗12次后,其接触角仍能达到90°以上,吸水率比处理前也要小得多。