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))。

桐油对聚氨酯-丙烯酸酯紫外光固化树脂性能的影响

将异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己二酸新戊二醇酯二醇(PNA,Mn=1000)作为主要原料,丙烯酸羟乙酯(HEA)作为封端剂,制备了聚氨酯丙烯酸酯(PUA)。将得到的PUA与不同添加量的桐油混合均匀,制备了一系列紫外光固化树脂。利用红外光谱表征了固化过程,测试了紫外光固化膜的硬度、附着力、漆膜耐冲击性能、耐酸碱性、耐醇性和耐水性。结果表明,当桐油的添加量为10%时,光固化树脂的综合性能较好,固化膜硬度达到5 H,附着力为0级,韧性及耐溶剂性较好,树脂表面60°光泽度<20 GU,在玻璃包装涂层中具有较广泛的应用前景。

水性超支化聚氨酯丙烯酸酯乳液的合成与性能

以聚四氢呋喃(PTMG-1000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)和端羟基超支化聚酯(HBP-OH)等为主要原料,制备了水性超支化聚氨酯丙烯酸酯(WHPUA-n)乳液.通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H NMR)表征了WHPUA-n的化学结构.研究了HBP-OH的分子量对WHPUA-n乳液及固化膜性能的影响.结果表明:HBP-OH能显著提高乳液的稳定性和综合性能,随着HBP-OH分子量的增加,乳液的黏度先降低后增加,乳液固化膜的拉伸韧性、耐磨性、耐水性和耐热性先增加后降低,中等分子量的HBP-OH(H102)制备的乳液的综合性能最好.WHPUA-n乳液稳定性好、粒径均匀,其固化膜光泽度高、硬度高、附着力高和耐水性优异,在水性涂料领域潜力巨大.

自褶皱UV固化聚氨酯丙烯酸酯木制品涂层的低光泽及抗指纹性能

【目的】褶皱结构广泛存在于自然界和我们的生活中,受这类天然结构的启发,人工制备的表面褶皱结构可以赋予材料低光泽度和抗指纹等一系列特殊性能。为了探究褶皱结构在木制品涂层上的应用,从褶皱形貌的变化来系统解释褶皱对涂层宏观性能的影响。【方法】通过LED灯–准分子灯–UV汞灯分段固化系统,制备了一种可以在木制品表面自发形成褶皱的聚氨酯丙烯酸酯涂层,并进一步调节固化系统中的辐照能量,使涂层具有可控的光泽度和抗指纹性能。【结果】当LED灯–准分子灯–UV汞灯辐照能量分别为200、15和300 mJ/cm^(2)时,涂层在85°时的光泽度为5.2;此时涂层具有良好的抗指纹性能,表面的指纹可以在30 s内消失;涂层的机械性能也有一定提高,磨耗量达到最低为0.05 g/100 r,硬度由H提升为4H,附着力由2级提升为0级。同时对自褶皱涂层的耐久性也进行了研究,研究发现涂层在经过500次抗指纹测试后仍然能保持较低的光泽度。另外,由于褶皱表面的存在,涂层表面具有较好的耐黄变性能。【结论】通过调节辐照能量可以改变自褶皱结构的波长和振幅,对聚氨酯丙烯酸酯涂层表面结构进行简单、高效和大规模的调控,褶皱表面使涂层具有低光泽和抗指纹的性能,同时提高了涂层的力学性能。

沥青路面水性聚氨酯丙烯酸热反射涂料制备

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚丙二醇(PPG)等原料制备水性聚氨酯(WPU),通过丙烯酸单体和交联剂改性WPU制得水性聚氨酯丙烯酸(WPUA)乳液。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析WPUA的官能团,利用铅笔硬度和百格划线法对WPUA膜的硬度、附着力进行测定,利用水接触角试验对WPUA膜的疏水性能进行测试;以降温值、黏度值、光泽度作为评价指标,借助正交试验设计确定WPUA热反射涂料的最佳配方;通过室内太阳辐射模拟装置以及室外太阳照射试验对WPUA热反射涂料的降温效果进行测试。结果表明,WPUA膜的附着力和硬度均得到提高,具有较好的疏水性;WPUA热反射涂料的最佳制备配方为固含量30%的WPUA乳液、16%的金红石型钛白粉、2%的石英砂和4%的中空玻璃微珠。WPUA热反射涂料室内外降温效果显著。

超支化聚氨酯丙烯酸酯胶粘剂的制备与性能

使用异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋喃二醇、三羟甲基丙烷、甲基丙烯酸羟乙酯等为原料,制备了超支化聚氨酯丙烯酸酯(HPUA)。通过加入光引发剂、活性稀释剂配制了一系列光固化胶粘剂,并对其结果进行结构表征以及热稳定性研究。探究了光引发剂种类、HPUA与活性稀释剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)的比例以及硅氧烷偶联剂(3-氨丙基三乙氧基硅烷)用量对光固化胶粘剂性能的影响。研究结果表明:成功制备了预期产物,所合成的HPUA具有优良的热稳定性。当选用质量分数为3%的光引发剂Irgacure1173,m(HPUA)∶m(TMPTA)=1∶1,同时添加3%含量的3-氨丙基三乙氧基硅烷,制备的光固化胶粘剂的综合性能最佳。此时胶粘剂对玻璃基材的拉伸剪切强度为2.15 MPa,断裂伸长率为49.23%,凝胶率为98.56%,体积收缩率为1.02%,邵氏硬度为D55。

一种环氧大豆油基丙烯酸-聚氨酯树脂的制备及性能

新型可再生生物基树脂的开发是实现石油基相关产品的替代及绿色可持续发展的重要手段。文中利用马来酸酐(MA)、甲基四氢苯酐(MTHPA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)和环氧大豆油(ESO)为原料,一锅法获得环氧大豆油基丙烯酸树脂(AESO)。在所得树脂中添加一定量的异氰酸酯或HEA半封端的异氰酸酯,得到生物基含量30%以上的环氧大豆油基丙烯酸-聚氨酯树脂。探究了不同异氰酸酯种类及添加量对树脂光固化活性、热稳定性、拉伸性能等的影响。通过动态力学热分析、力学性能及流变黏度等测试分析结果表明,HEA结构的引入可以使聚氨酯光固化膜玻璃化转变温度升至65.3℃,储能模量升至1417.9MPa,拉伸强度最高可达27.4MPa,断裂伸长率可达67.2%,黏度降低至43.4Pa·s。同时发现,上述2种树脂凝胶率达86%以上,均具有碱溶性、优异的耐溶剂性及高光泽度。该方法为环氧大豆油基丙烯酸-聚氨酯树脂的开发提供了新的思路,有助于拓宽其在生物基光固化涂料领域的应用。

硫酸钡对水性丙烯酸聚氨酯涂料的影响

对比了4种硫酸钡对水性丙烯酸聚氨酯涂料的光泽、贮存稳定性、耐化学品等性能的影响,从原理上分析了硫酸钡效果不同的原因。结果表明,沉淀硫酸钡MECRO对水性丙烯酸聚氨酯涂料的光泽影响最小,并具有优良的耐化学品性,以及稳定的贮存性能。

胺中和剂对水性双组分丙烯酸聚氨酯涂料性能的影响

研究了搭载不同用量胺中和剂的水性羟基丙烯酸涂料,混合异氰酸酯固化剂后,涂料黏度、触变指数、pH值、光泽、耐水性和附着力随时间变化的关系,为胺中和剂在水性丙烯酸聚氨酯涂料中的合理用量提供一定的参考价值。

疏水侧链改性聚氨酯丙烯酸酯的制备及其在光固化金属涂层中的应用

为提升光固化金属涂层的防腐性能,以来源于生物基的δ-癸内酯(DL)为原料,首先合成了一系列带疏水侧链的聚癸内酯二元醇,然后与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和丙烯酸羟乙酯(HEA)制备了带有疏水侧链的聚氨酯丙烯酸酯,将其用于构筑光固化金属涂层。采用傅立叶变换红外光谱、核磁共振氢谱对其结构进行了表征,研究了聚癸内酯二元醇的化学结构、相对分子质量对所构筑的光固化涂层疏水性以及防腐性能的影响。结果表明:疏水侧链改性后,聚氨酯丙烯酸酯涂层在水中浸泡400 h的吸水率从3%下降至1.4%;在盐水中浸泡400 h的阻抗模值从2.7×10^(7)Ω·cm^(2)提升至1.1×10^(9)Ω·cm^(2);在盐雾环境中400 h仅出现轻微点蚀现象;可见疏水侧链改性的聚氨酯丙烯酸酯所构筑的涂层具有更高的耐水性和耐腐蚀性。

含氟聚氨酯二甲基丙烯酸酯为芯材的微胶囊制备及自修复性能

首先自制了含氟聚氨酯二甲基丙烯酸酯(TFXPUA)大单体,然后采用界面聚合法制备了以TFXPUA、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(HMPP)为芯材,聚氨酯为壁材的含氟聚氨酯微胶囊(MTFXPUA),再将其添加到水性聚氨酯中制备自修复涂膜及涂层。通过红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)、扫描电镜(SEM)、粒度分析(PSA)、接触角测试、拉伸试验、耐盐水浸泡实验以及电化学阻抗测试表征了TFXPUA以及MTFXPUA的化学结构、微观形貌、自修复及力学等性能。结果表明:含氟聚氨酯二甲基丙烯酸酯(TFXPUA)大单体成功制备,其数均分子量为14275。基于TFXPUA为芯材制得的含氟聚氨酯微胶囊(MTFXPUA)平均粒度为24.05μm,SEM结果表明MTFXPUA微胶囊在聚氨酯涂层中对微裂纹进行了良好自修复,随着TFXPUA中四氟对苯二甲醇(TFB)用量增加,MTFXPUA的修复处接触角、拉伸强度、在低频处阻抗值、Nyquist曲线半径呈现增大的趋势;当TFB用量超过6%时,增加趋势变缓。TFB用量为6%时,修复处的接触角可达96.80°,修复后涂膜拉伸强度由17.94MPa增加到25.21MPa,基于含氟聚氨酯二甲基丙烯酸酯(TFXPUA)大单体制备的微胶囊对聚氨酯涂层具有良好的自修复性能,实现了对修复后材料的二次保护。

水性丙烯酸聚氨酯涂料成膜助剂的筛选

将醇酯十二(C-12)、二乙二醇丁醚(DB)、二丙二醇甲醚(DPM)、乙二醇单丁醚(BCS)、丙二醇甲醚乙酸酯(PMA)和丙二醇单甲醚(PM)分别作为成膜助剂添加到羟基丙烯酸分散体中,再制成水性丙烯酸聚氨酯漆,通过分析不同成膜助剂的作用,对涂料的贮存稳定性、施工性能及漆膜的干燥速率、光泽等指标的综合判断,筛选出PMA为该涂料体系的最佳成膜助剂。用PMA配制的涂料漆膜表干时间为55 min,漆膜光泽达到91.1,柔韧性、铅笔硬度等力学性能均表现优秀。

生物基丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备及对液体车衣性能的影响

介绍了生物基丙烯酸酯改性水性聚氨酯分散体的制备方法,并对比了生物基树脂与石油基树脂在液体车衣中的应用性能。该树脂采用核–壳聚合技术,合成的聚氨酯水分散体先在水相中形成胶体微粒,将丙烯酸酯单体溶胀在胶粒内部并再次发生聚合,最终形成具有核–壳型结构的聚合物分散体。由于把分散体合成中用量最大的多元醇组分替换成市售商品中经合成或改性为双官能团的蓖麻油系二元醇,同时选用含生物碳的原料制成的丙烯酸酯单体,制成品中生物基碳含量可保持在70%以上。对比常规的水性聚氨酯分散体,生物基丙烯酸酯改性的制成品表现出较好的剥离性能、耐候性和颜料定向性,尤其作为一种高生物基碳含量的材料,是实现“双碳”的有效技术途径,符合当前环保节能和低碳经济的需求。

紫外光/湿气双重固化改性聚氨酯丙烯酸酯胶粘剂

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为原料,合成了硅氧烷改性的聚氨酯丙烯酸酯(PUA)紫外光/湿气双重固化树脂。将该双重固化树脂与光引发剂二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷(TPO)及活性稀释剂1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)混合,无溶剂法制备了紫外光/湿气双重固化胶粘剂,并对其进行结构和性能表征。研究结果表明:成功合成了含有硅氧烷的PUA预聚体;经过一段时间湿气固化的胶粘剂双键转化率为99%;当活性稀释剂HDDA的含量为胶粘剂总质量的50%且KH-550为PUA预聚物总质量的0.6%时,双重固化胶粘剂的表干时间仅为数秒,其固化速率迅速,拉伸剪切强度可达2.88 MPa,所制得的双重固化胶粘剂的机械性能和热稳定性较好。

水性双组分丙烯酸聚氨酯面漆耐酸碱性能的影响因素探讨

介绍了一款耐酸碱介质性能优异的水性双组分丙烯酸聚氨酯面漆,通过不同羟基丙烯酸成膜物的选择、固化剂的种类、当量比的调整、干燥条件的优化,解决目前广泛存在于水性丙烯酸聚氨酯面漆耐酸碱介质性能差的问题。该产品可广泛应用于轨道交通行业。

光固化聚氨酯丙烯酸酯可剥离涂料的制备及性能研究

以端羟基氢化聚丁二烯(P2000)、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、丙烯酸羟乙酯(HEA)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)合成了2种聚氨酯丙烯酸酯(PUA),采用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振波谱仪(NMR)和凝胶渗透色谱仪(GPC)对PUA进行了表征。以PUA为主要成膜物,加入活性稀释剂和光引发剂制备了光固化可剥离涂料,研究了涂料的力学性能、双键转化率、可剥离性等。结果表明:所制备的光固化涂料双键转化率超过80%,拉伸强度达15 MPa,断裂伸长率可达190%,180°剥离强度低于2.7 N/cm,具有优异的机械性能和剥离性能。

聚氨酯丙烯酸酯轮胎的3D打印成型及性能研究

为了实现新型非充气式轮胎的绿色制造,制备了一种新型、具有软硬段结构的聚氨酯丙烯酸酯树脂,借助3D打印技术实现了蜂窝状聚氨酯丙烯酸酯轮胎的制造并分析了其基本力学性能。结果表明,利用不同多元醇为扩链剂和甲基丙烯酸羟乙酯为封端剂制备的聚氨酯丙烯酸酯树脂分子质量和性能可控,其中以丙三醇为扩链剂制备的聚氨酯丙烯酸酯树脂性能最佳。随着多元醇官能度的升高硬段结构增多,其拉伸强度从7.23 MPa增强至36.19 MPa,断裂伸长率从448%降至39.42%。此外,3D打印的聚氨酯丙烯酸酯蜂窝状轮胎比传统轮胎减重44.7%,且具有良好的亲水性。

抗污型有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯的合成及性能

为解决聚氨酯丙烯酸酯抗污性能差的问题,将含端羟基的聚硅氧烷分子结构引入到由季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)制备的聚氨酯丙烯酸酯的合成中,得到了一种可紫外光固化并具有抗污性能的有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯。有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯的最佳合成条件:羟基与异氰酸基的摩尔比为1.2∶1,端羟基聚二甲基硅氧烷(HO—PDMS—OH)的质量分数为5%,催化剂二丁基二月桂酸锡(DBTDL)的质量分数为0.1%,阻聚剂对羟基苯甲醚(MEHQ)的质量分数为0.2%,反应温度为80℃,反应时间为3 h。对以其制备的UV固化涂膜进行了红外光谱(FT IR)和热重分析(TG)表征及性能测试,结果表明,该树脂制备的涂膜具有优良的抗污性能(较高接触角、较低滚动角以及良好的油墨(油性记号笔)收缩性)、吸水率低、硬度高、附着力好、热稳定佳等。

高分子量聚氨酯丙烯酸酯的制备及其在PET基材用UV胶粘剂中的性能调变

针对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材表面张力低,UV胶粘剂粘接强度低,采用聚己二酸新戊二醇酯(PNA)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、小分子二元醇和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为原料,通过分子结构设计、分子量控制合成了一系列低黏度、高分子量聚氨酯丙烯酸酯低聚物(PUA)。分别采用傅里叶变换红外光谱、凝胶渗透色谱对PUA的结构、分子量进行了表征。然后以低聚物、单体、光引发剂和磷酸酯为原料,配制了用于PET基材的UV胶粘剂,考察了初始n(NCO)/n(OH)值(R值)、扩链剂种类及比例、软硬单体种类对UV胶粘剂的黏度、力学性能、体积收缩率和耐高低温等性能的影响。研究结果表明:当初始R值为1.6,扩链剂为丙二醇且与PNA的物质的量比为5∶10时,PUA的分子量和黏度均衡,UV胶的粘接强度最大,达到4.09 MPa。以丙烯酸异冰片酯(IBOA)为硬单体、四氢呋喃丙烯酸酯(THFA)为软单体按照一定比例配制UV胶时,得到的UV胶性能最优,拉伸强度达到8.38 MPa,断裂伸长率达到948.94%,固化体积收缩率为4.38%,耐高低温性能相对最好。

甲基丙烯酸烯丙酯改性水性丙烯酸-聚氨酯分散体的合成与性能

以甲基丙烯酸烯丙酯(AMA)为交联单体,采用原位聚合法工艺合成具有高消光效率的水性丙烯酸–聚氨酯(PUA)分散体并制成水性亚光涂料。通过红外光谱确定了PUA分散体的合成。研究了AMA单体用量对PUA分散体和涂膜性能的影响,并对比了AMA与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、二乙烯基苯(DVB)、双丙酮丙烯酰胺/己二酰肼(DAAM/ADH)交联体系对PUA分散体的粒径、粒径分布以及PUA涂膜消光效率的影响。研究发现:随着AMA单体用量的增加,PUA分散体的pH值逐渐下降,粒径增大,黏度逐渐降低。由于交联密度的增加,PUA涂膜的摆杆硬度升高,耐碱和耐醇性能也得到提高。采用AMA交联获得的PUA分散体粒径分布更窄,消光效率更高,制备的水性亚光涂料的光泽最低。