甲基丙烯酸十三氟辛酯改性胺固化剂增韧环氧清漆涂层的性能和机理研究

[目的]氢化双酚A二缩水甘油醚环氧树脂(HBPA-EP)基涂层应用时脆性大、韧性不足、疏水性较差等问题亟待解决。[方法]使用甲基丙烯酸十三氟辛酯(C6F)对异佛尔酮二胺(IPDA)固化剂进行改性后,与HBPA-EP反应固化为涂层,研究了改性剂掺量对涂层疏水性能、力学性能、耐化学品性能和耐沾污性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和核磁共振氢谱仪(1H-NMR)分析了C6F对IPDA的改性机理。采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)对涂层拉伸断面形貌及表面氟元素的分布进行表征。[结果]C6F的氟碳链结构被成功引入到IPDA分子中。采用C6F改性IPDA制备的涂层在疏水性能和力学性能上都得到明显提高。C6F与IPDA的物质的量比为0.5∶1.0时所得涂层的性能最佳,其水接触角为118.2°,铅笔硬度达到2H,柔韧性为1 mm,粘结强度为16.2 MPa,在浸水、浸碱和浸酸8 d后未出现吸水溶胀现象,表面也具有良好的抗涂鸦沾污性能。[结论]改性后的IPDA与HBPA-EP反应形成了交联网状结构,氟碳键的存在使网状结构交联更加致密,实现了对HBPA-EP交联体系的有效调节,令改性涂层的疏水性能和力学性能均得到改善。

水性有机硅改性环氧树脂的制备与性能

利用二甲基二氯硅烷(DMDCS)与环氧树脂E51中-OH缩合反应合成有机硅改性环氧树脂,并采用相反转法制备水性有机硅改性环氧树脂,以疏水性优选有机硅改性环氧树脂合成条件,分析了乳化工艺对乳液平均粒径的影响,并考察了固化膜性能。结果表明,在环氧树脂40 g、DMDCS 1.6 g、溶剂用量20 mL、50℃反应8 h的条件下,有机硅改性环氧树脂与水的接触角为106.8°;当乳化剂用量为25%、乳化温度为65℃、剪切机转速为3000 r/min时,乳液平均粒径为1.011μm,储存稳定性(30 d)和离心稳定性(3000 r/min,30 min)良好;水性有机硅改性环氧固化膜固化时间短,具有优良的疏水性、力学性能、耐腐蚀性能。

有机硅改性自消光水性聚氨酯涂料的合成及性能

采用聚乙二醇(PEG)为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,引入羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS),制备了一种自消光水性聚氨酯涂料。通过在三色卡纸上涂膜,讨论了DMPA质量分数、R值及有机硅含量对涂膜光泽度的影响,优化了合成的工艺条件。结果表明,当w(DMPA)=3.74%,R=1.0,w(PDMS)=20%时,卡纸表面消光效果最为理想,光泽度达到1.52。

纺织用有机硅改性水性聚氨酯研究进展

有机硅改性水性聚氨酯材料因具有良好的耐候性、耐水性、低温柔韧性和高温稳定性等特点受到广泛关注,对其结构与性能进行研究并将其应用于纺织品功能整理成为研究热点。对比分析使用不同有机硅材料对水性聚氨酯进行改性的方法,如共混法、共聚法和互穿网络聚合法等对材料结构及性能的影响及优缺点,阐述了有机硅改性水性聚氨酯在纺织品功能整理中的应用,展望未来研究应用前景。

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。

有机硅改性水性UV磺酸盐型聚氨酯乳液的研制

以3种不同羟值的聚酯磺酸型二元醇(BY-3303、BY-3305及BY-3306)为磺酸盐软段,羟基硅油PMX0156为有机硅软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,制得系列有机硅改性水性磺酸盐型聚氨酯丙烯酸酯乳液(SWPUA)。系统研究了异氰酸酯与羟基的物质的量比(R值)、磺酸盐基含量及有机硅含量对SWPUA乳液外观、粒径、储存稳定性、热储稳定性以及固化后漆膜的硬度、附着力、吸水率、水接触角与力学性能的影响。结果表明,通过红外及核磁验证了胺酯化反应成功合成了SWPUA;当磺酸盐聚酯二元醇选用BY-3303且BY-3303、PMX0156与BDO物质的量比为1.5∶0.3∶1.0、R值为1.3时,制得的SWPUA外观为乳白泛蓝乳液,固含量约为40%,具有较低黏度和粒径,黏度(涂4#杯)为96 s,粒径为312 nm且储存稳定性与热储稳定性较佳;该条件下,SWPUA漆膜的综合性能较佳,铅笔硬度为1H、附着力达4B级、水接触角为93.2°、吸水率为2.43%、拉伸强度为8.14 MPa、断裂伸长率为327.47%。SWPUA还可在30 s内快速交联成型,引入有机硅链段一定程度上克服了氧阻聚,提高了双键转化率,转化率可达93%。

浅谈水性有机硅改性聚氨酯涂装技术在隧道养护中的应用

“隧道洞壁喷涂层应用水性有机硅改性聚氨酯技术”是将隧道洞壁原有普通涂装使用凿墙机或者打磨机凿除,利用高性能水性有机硅改性聚氨酯体系重做涂装层。进而提高隧道洞壁表面的光照反射能力、光泽度、坚硬度、耐老化及防火等性能,在隧道养护中节约了养护成本,提高了养护效率,为广大司乘人员提供“舒、畅、美、洁”的交通环境。本文结合国道344线K1783+570安口隧道洞壁“水性有机硅改性聚氨酯技术”的实施,就“隧道洞壁喷涂层应用水性有机硅改性聚氨酯技术”在隧道养护中的应用及该新工艺的施工工艺及流程、技术优点等加以探讨。

有机硅改性水性环氧固化剂固化行为及固化膜热性能

用三乙烯四胺与环氧树脂在丙二醇甲醚中反应制得环氧树脂-三乙烯四胺加成物,经脂肪族缩水甘油醚/γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）对加成物封端,加酸中和及加水分散制得水性环氧固化剂,用傅立叶红外对聚合产物进行结构表征,研究了有机硅烷用量对固化剂的固化行为及固化膜热性能的影响.结果表明：GPTMS的加入使固化剂的固化起始温度及固化反应表观活化能降低,固化反应速率增加,固化膜的热稳定性提高.GPTMS的摩尔分数控制在3%～5%为宜.

非线性阳离子聚氨酯改性有机硅柔软剂的制备及其应用性能

针对聚硅氧烷与聚氨酯分子极性差异较大、二者的复配物在焙烘过程中易发生微相分离导致纺织品的亲水性和手感均差的问题,以三乙醇胺、羟烃基硅油、聚乙二醇2000、异佛尔酮二异氰酸酯为原料,设计合成了非线性阳离子型聚氨酯改性有机硅柔软剂。对合成产物进行表征,并将其用于棉织物和锦纶/氨纶织物的柔软整理。分析了整理后织物的形貌、元素分布、折皱回复角、亲水性和综合手感。结果表明:氨基硅油(AS)与支化型阳离子聚氨酯改性有机硅柔软剂(BS)复配物的最大质量损失速率温度由AS的334℃提升至397℃,且该复配物整理后的锦纶/氨纶织物表面硅元素的质量分数由1.4%降低至0.8%;经支化结构阳离子聚氨酯改性有机硅柔软剂(BS)整理后,棉织物的折皱回复角为190.0°、锦纶/氨纶织物的亲水时间为20.1 s;BS与AS复合后整理织物,棉织物的折皱回复角为129.1°,锦纶/氨纶织物的亲水时间为48.6 s。与用氨基硅油整理相比,经非线性阳离子聚氨酯改性有机硅柔软剂与氨基硅油的复配物整理,锦纶/氨纶织物的亲水性、弹性、平滑度、蓬松感和暖感都有明显提升,其在高级时尚服装面料和运动服装面料领域均有较好的应用前景。

密集侧链有机硅改性水性聚氨酯分散体的合成与胶膜表面性能

首先采用单端双羟基聚硅氧烷与二异氰酸酯反应合成了硅氧烷密集侧链片段,而后与二异氰酸酯、聚醚(聚酯)二元醇、二羟甲基丙酸、小分子扩链剂合成有机硅侧链密集集中于聚氨酯链段中某些区域的改性水性聚氨酯分散体。采用GPC追溯了反应过程,采用接触角测定仪、XPS、SEM表征了胶膜表面特性;采用接触角测定仪研究了胶膜在水中浸泡72h后表面疏水性变化。结果表明:密集侧链改性水性聚氨酯胶膜表面有机硅富集程度远高于对应的随机侧链改性水性聚氨酯,同时密集改性水性聚氨酯胶膜在水中浸泡72h后,胶膜表面疏水性保持且略有提高。

有机硅改性紫外光固化水性环氧衣康酸树脂的制备及性能研究

以环氧树脂(E-51)、聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGGE)、衣康酸(IA)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)为主要原料,合成了一系列有机硅改性UV固化水性环氧衣康酸树脂。研究了反应温度对体系酸值及改性树脂性能的影响。考察了KH560用量对涂膜耐水性、水接触角和力学性能的影响,并利用红外光谱和热重分析对改性树脂进行了表征。结果表明,当反应温度为90°C,有机硅用量为13.04%时,制得的树脂及其涂膜的综合性能优良:涂膜的吸水率由未改性前的15.58%下降到8.72%,水接触角由58.9°上升到82.3°,最终降解温度由623.11°C增至766.04°C,耐水性、疏水性和热稳定性明显提高。

有机硅改性水性聚氨酯乳液的研制

以二氧化碳基二元醇(PPC)、聚丙二醇、聚酯二醇、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH 792)、三乙胺为主要原料,制得有机硅改性聚氨酯(Si-WPU)乳液。研究了异氰酸酯基与羟基物质的量之比(R值)、软段种类与含量、KH 792用量对Si-WPU外观、粒径、稳定性的影响,并研究了其对Si-WPU固化后胶膜的力学强度、附着力、吸水率、水接触角和耐热性能的影响。结果表明,当R值为1.67、PPC为软段且含量为75%、KH 792用量为3.5%时,制得的Si-WPU乳液外观为泛蓝乳液状且稳定性较佳,黏度为313 mPa·s,粒径为213 nm;该条件下Si-WPU固化膜的综合性能较佳,硬度为2H、拉伸强度为53.83 MPa、断裂伸长率为1465%、附着力等级为4B、水接触角为93.5°、吸水率为2.65%。可为高性能环保水性聚氨酯涂层提供一条新的制备路径。

改性曼尼希胺水性环氧固化剂的制备及性能

以聚醚胺(D-230)和DMP-30为原料,利用胺交换反应制得一种新型的改性曼尼希胺(MA1)。然后以自制的端官能环氧聚合物(PEG-EP)与低相对分子质量液体环氧树脂(EP)为扩链剂对MA1进行扩链改性,并用苯基缩水甘油醚(PGE)封端,最后采用相反转法制得了一种新型的改性曼尼希水性环氧固化剂。讨论了PEG-EP的添加量、MA1与EP的加料比及封端剂的添加量对水性固化剂体系稳定性的影响。并采用物理化学方法对反应程度及涂膜的性能进能了表征分析。优化体系固化涂膜硬度229 s,柔韧性1 mm,附着力0级,适用期5 h,耐水性优异。

油脂基聚氨酯改性脂肪胺水性环氧固化剂的结构与性能

以甲苯2,4-二异氰酸酯(TDI)、高级脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-6)、四乙烯五胺、丙烯腈为原料合成了油脂基聚氨酯改性脂肪胺水性环氧固化剂(CA-B)。将CA-B分别与水性环氧乳液AB-EP-20、AB-EP-44、AB-EP-51组成固化体系,经分析可知,水性体系CA-B/AB-EP-44性能最优。通过差示扫描量热法、涂膜力学性能测试,研究了n(环氧基)∶n(胺氢)对CA-B/AB-EP-44体系固化物性能的影响,结果表明,n(环氧基)∶n(胺氢)为1.1∶1(摩尔比)时涂膜的综合性能最佳,此时漆膜柔韧性达1 mm、铅笔硬度达2 H、附着力达1级、耐冲击性≥60 kg.cm、乙醇渗透量(%(24 h))为15.3,与参比样Ⅰ、参比样Ⅱ(市售)固化物的物理性能相当。

双重改性水性聚氨酯固化剂的合成

以六亚甲基二异氰酸酯（HDI）和三羟甲基丙烷（TMP）为主要原料,聚乙二醇400（PEG400）为非离子亲水改性剂,羟乙基磺酸钠为离子亲水改性剂,合成了双重亲水改性聚氨酯固化剂.研究发现：反应温度、反应时间、n -NCO/n -OH ,PEG400用量、羟乙基磺酸钠用量及多元醇和固化剂的配比对固化剂及涂膜性能均有影响.当反应温度控制在80℃,反应时间控制在3 h,n -NCO/n -OH 比值为3.0,PEG400质量分数为15.8%,羟乙基磺酸钠质量分数为3.17%,多元醇与固化剂的配比 m-NCO/m-OH 在1.4~1.6时涂膜的硬度、耐水性、耐乙醇性最佳.研究中使用傅里叶变换红外光谱和高分辨扫描电镜等仪器对合成过程及涂膜性能进行了表征.

甲醛改性双氰胺水性环氧树脂潜伏性固化剂的研制

合成了一种新型的甲醛改性双氰胺水性环氧树脂潜伏性固化剂,对反应条件进行了优化,采用差热分析(DTA)研究了其固化E-51环氧树脂的固化性能,并对其配制的水性环氧涂料的漆膜性能进行了研究。研究结果表明:改性双氰胺固化环氧树脂的固化温度为138℃;其配制的单组分水性环氧涂料乳液稳定性好,以3 000 r/min离心30 min不分层,乳液粒径为0.36μm,室温有4个月的贮存期,该水性涂料漆膜性能优良。

油脂基聚氨酯改性脂肪胺水性环氧固化剂的合成及性能

以高级脂肪醇聚氧乙烯醚(OE-6)、甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,物料比n(TDI)∶n(OE-6)=1.05∶1、温度45℃、反应2.5h合成了端异氰酸酯预聚体,再将其与多元胺按照摩尔比n(多元胺)∶n(预聚体)=1.2∶1、温度40℃、反应3h扩链,得到油脂基聚氨酯改性脂肪胺水性环氧固化剂(UFAWECAOF)。用红外光谱、13C-NMR表征了UFAWECAOF的结构。粒径分析表明目标产物具有乳化液体环氧树脂的功能,其与环氧树脂EPON828复配制备的双组分水性涂料涂膜固化物,柔韧性达1mm、铅笔硬度达3H、耐冲击性达50kg/cm。

水性有机硅改性环氧树脂防护涂层的制备及性能

利用二甲基二氯硅烷(DMDCS)与环氧树脂E51合成有机硅改性环氧树脂并水性化,与高岭土复合得到水性有机硅改性环氧树脂涂料,以拉伸强度和粘结强度优选高岭土掺量,并考察了其涂层的防护性能。结果表明,高岭土掺量为5%时,涂层的粘结强度和拉伸强度分别为2.08 MPa和46.55 MPa。该涂层具有优良的疏水性、耐热性、耐蚀性、抗紫外老化性能及抗氯离子渗透性能,将其应用于混凝土表面可有效保护混凝土结构。

环氧-有机硅树脂新型固化剂的研制

研究了硅酸酯对有机胺固化剂的化学改性反应，制备了一种适用于环氧-有机硅树脂的新型固化剂，并对改性产物的结构与性能进行了研究，结果表明，此种固化剂不仅改善了环氧-有机硅树脂的室温固化性及树脂固化膜的表面疏水性，而且很大程度上提高了该种树脂对金属基体的附着强度。

水性环氧固化剂改性技术研究进展

概述了水性环氧固化剂的改性原理,介绍了Ⅰ型和Ⅱ型水性环氧固化剂的国内外发展概况、制备方法及发展趋势,其中包括水性聚氨酯改性、有机硅改性及无机纳米粒子改性水性固化剂和含磷水性固化剂。