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))。

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。

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。

聚丁二烯基柔性聚氨酯丙烯酸酯的合成及性能研究

为了提高紫外光固化材料对柔性电子器件的适用性,以具有独特长碳链结构的端羟基聚丁二烯(HTPB)作为二醇,与2种不同结构的二异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯)及丙烯酸羟乙酯合成了6种聚丁二烯基聚氨酯丙烯酸酯(PUA)。探究了HTPB的相对分子质量和二异氰酸酯的类型对PUA力学性能和光聚合动力学的影响。结果表明:由最高相对分子质量的端羟基聚丁二烯与甲苯二异氰酸酯及丙烯酸羟乙酯合成的芳香族聚氨酯丙烯酸酯表现出更高的韧性和拉伸强度。此外,与具有类似结构的商用芳香族高柔韧性聚氨酯丙烯酸酯相比,力学性能、光固化效率、耐高低温性能、疏水性以及表观性能等都更为优异,在柔性电子器件用光固化涂层材料领域具有广阔的应用前景。

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.

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。

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。

聚氨酯丙烯酸酯的分子结构对聚合物分散液晶形貌和性能的影响

聚合物分散液晶(PDLC)是液晶畴均匀地分散在聚合物基体内形成的一种复合材料,因其制备简单、无需偏振片和取向层,在智能窗、柔性显示和可穿戴设备等领域具有广泛的应用前景。为了拓宽其在柔性显示器件上的应用,本文以聚氨酯丙烯酸酯(PUA)低聚物作为聚合物基体,采用紫外光聚合法制备PDLC器件,研究PUA的分子结构对聚合物分散液晶的形貌和性能的影响。实验结果表明,以丙烯酸酯基团进行封端的聚合物单体聚合速率快,形成了聚合物网孔状结构,且随着分子结构由脂肪族到芳香族的变化,聚合物网孔尺寸逐渐减小,使PDLC的驱动电压增高。利用聚氨酯中氨基甲酸酯键在分子链间形成的氢键增强与塑料基板的粘附性,获得了具有优异综合性能的PDLC器件。对比芳香族PUA,脂肪族PUA制备的PDLC样品具有较低的驱动电压(V_(th)=9.14 V,V_(sat)=35.50 V)、较高的对比度(CR=73.25)、较好的粘附性(20.11 N/cm^(2))以及在弯曲曲率半径为4 cm下弯曲前后光电性能变化幅度较小的特点,基本满足柔性PDLC在安全隐私保护以及弯曲表面的使用要求。

光响应型液晶聚氨酯丙烯酸酯复合薄膜的制备与性能

偶氮苯类化合物在受到特定波长的光照射时,会发生分子结构的异构化,从较稳定的反式结构转变为顺式结构,并且这种光致异构化是可逆的。将偶氮苯基团引入到聚合物结构中可赋予聚合物材料光致变形性能。为了制备光致变形和可形变恢复的多重光响应材料,以2,2'-偶氮二异丁腈为引发剂,通过自由基聚合制备了含有偶氮苯基团的侧链型液晶聚氨酯丙烯酸酯(LCPUA),并通过静电纺丝将其与自制的形状记忆聚氨酯(SMPU)复合制备了复合薄膜,探究了LCPUA与SMPU质量比对复合薄膜性能的影响。结果表明,侧链型LCPUA的热分解温度在250℃以上,具有良好的热稳定性。LCPUA的液晶区间范围较宽,且在四氢呋喃溶液中,具有紫外光响应和可见光恢复性能,其紫外光响应时间为5 s。LCPUA/SMPU复合溶液同样具有紫外光致异构的性质,复合薄膜具有紫外光致变形和可见光恢复的性能,其中LCPUA和SMPU质量比为1∶2时,复合薄膜紫外光响应时间为10 s,光响应速度最快,并且其紫外光响应时间与复合溶液相近。SMPU含量的减少使得复合薄膜的形变恢复能力降低。

羟基聚氨酯丙烯酸酯乳液的合成及其在双组分木器涂料中的应用

以聚己二酸新戊二醇酯(PNA1000)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、聚醚二元醇磺酸盐(SPPG)、正丁醇(BO)和4-丙烯酸羟丁酯(4-HBA)为原料合成端乙烯基封端的聚氨酯预聚体,再以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸正丁酯(BA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酸(AA)为聚合单体,通过预乳化种子乳液聚合法合成了一种羟基聚氨酯丙烯酸酯乳液,研究了封端单体种类、聚氨酯质量分数、羟基含量对乳液稳定性和性能的影响。结果表明,使用BO和4-HBA作为封端单体、聚氨酯质量分数为30%、羟基含量为1.0%(基于固含量),乳液合成稳定且性能优异,用其配制的水性双组分木器涂料,附着力好、抗黏连性好、耐水和耐化学品性优异。

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。

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。

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。

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。

树枝状聚氨酯丙烯酸酯的合成及性能研究

以甲苯-2,4-二异氰酸酯、丙烯酸羟乙脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯等对树支状多元醇进行改性,合成了可快速光固化的新型树枝状聚氨酯丙烯酸酯树酯(DPUA),并通过红外光谱,核磁共振氢谱对其结构进行了分析表征.同时测试的结果表明:固化膜具有适当的硬度和柔韧性,较好的附着力,热分解温度可达到208℃.

水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯涂料的制备及其合成工艺的研究

采用分步加料法,以甲苯二异氰酸酯(TD I)、聚乙二醇(PEG)、二羟甲基丙酸(DMPA)以及甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)为原料合成了光固化水性聚氨酯丙烯酸酯(PUA)预聚体。产物经三乙胺中和后自乳化分散于水中,体系固含量达到36%。比较了一步加料法和分步加料法对体系稳定性及涂膜性能的影响,并研究了PEG与DMPA物质的量的比对涂膜性能及固化时间的影响。结果表明,分步加料法制得的体系的稳定性要优于一步加料法;随着n(PEG)∶n(DMPA)的减小,涂膜的吸水率先减小后增大,而光泽和固化速度有所降低。另外,在同一预聚体的体系中,光引发剂的含量对涂膜固化时间的影响较大。

有机硅聚氨酯丙烯酸酯预聚物的合成、表征及感光性

以异佛尔酮二异氰酸酯 (IPDI)、烷羟基硅油、丙烯酸 β-羟乙酯 (HEA)为原料 ,合成了一种有机硅聚氨酯丙烯酸酯预聚物 (ISAE)。探讨了原料结构、反应温度、合成方法等因素对反应的影响 ,确定最佳反应条件为 :反应温度低于 80℃ ,合成方法为过量 IPDI先与烷羟基硅油反应 ,然后再与 HEA反应。表征了 ISAE的结构 ,ISAE是含硅聚氨酯丙烯酸酯和不含硅聚氨酯丙烯酸酯的混合物。研究了 ISAE感光体系的感度 ,发现 ISAE感光体系具有很高感光性 ,感度值为 12 .3m J/cm2 ,其紫外响应峰为 333nm。

紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯黏合剂的印花性能

为研究UV光固化对涂料印花性能的影响,以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和聚乙二醇（PEG400）为主要原料合成了聚氨酯,用季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）作为封端剂,合成了聚氨酯丙烯酸酯（PUA）,运用红外光谱仪对合成产物的结构进行表征。将PUA、单体和光引发剂混合,应用到涂料印花中,通过紫外光照射对织物进行固色。考察了各组分含量及紫外光照时间对印花织物牢度、K/S值、手感和印花图案清晰度的影响。结果表明,采用25%PUA、6%单体、5%光引发剂,光固化60 s后,印花织物水洗牢度可达5级,干摩擦牢度可达4~5级,湿摩擦牢度可达3级,印花图案清晰度优良。

聚氨酯丙烯酸酯的合成和性能研究

以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG)、丙烯酸羟乙酯(HEA)为原料合成了聚醚型聚氨酯丙烯酸酯(PUA),探讨了合成温度、溶剂含量、催化剂含量、聚醚二醇分子质量和单体投料比对聚醚型聚氨酯丙烯酸酯的分子质量及固化膜性能的影响.实验发现PUA预聚物的最佳合成过程为先70℃反应1.7 h接着50℃反应1.5 h;最佳溶剂含量为10%(质量分数);最佳催化剂含量为0.3%(质量分数).当TDI∶PEG∶HEA按2∶1∶2投料可得到组成比和投料比、实测分子质量和理论分子质量均相近的PUA预聚物.