软段种类对超支化形状记忆聚氨酯形态结构的影响

以几种不同的聚酯多元醇为原料,合成了超支化形状记忆聚氨酯(HBSMPUR)。通过差示扫描量热仪、广角X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、原子力显微镜等测试手段对材料进行了结构表征和形态分析,系统研究了软段种类对HBSMPUR形态结构的影响。研究发现,软段聚酯二元醇的链节越长,分子量越大,HBSMPUR的结晶性能越好;以聚己二酸己二酯、聚己二酸丁二酯为软段制备的HBSMPUR的结晶性能较好。

纳米Fe_(3)O_(4)/超支化水性聚氨酯的制备及性能研究

采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对纳米Fe_(3)O_(4)表面改性并将其引入经亲水改性的含不饱和双键的端羟基超支化聚酯(BoltornTMH_(2)0)中,加入光引发剂后经紫外光照射得到Fe_(3)O_(4)复合超支化水性聚氨酯(Fe_(3)O_(4)/WHBPU)固化膜,采用红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)对其结构进行表征分析,利用振动样品磁强计(VEM)和万能试验机对其磁性能和机械性能进行测试。结果表明,Fe_(3)O_(4)/WHBPUA具有良好的超顺磁性,其硬度、抗拉强度、断裂伸长率和杨氏模量分别为3H、31.88MPa、91.51%、335.78MPa,相较于未引入Fe_(3)O_(4)粒子的WHBPU提升了约100%。

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.

UV固化超支化聚氨酯木器涂料的制备及性能研究

传统UV固化聚氨酯树脂以端双键封端,极性基团少,降低了涂层在木材表面的附着力。采用两步法将一种多羟基的超支化结构引入由不同异氰酸酯制备的聚氨酯体系中并封端,合成了含有多羟基超支化结构的紫外光固化聚氨酯木器涂料。采用凝胶渗透色谱仪(GPC)、核磁共振波谱仪(NMR)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG)、动态热机械分析仪(DMA)等测试表征方法,研究了紫外光固化聚氨酯树脂及木器涂料的各项性能。结果表明:—NCO与—OH物质的量比为1∶8的多羟基超支化异氰酸酯制备成功并引入到聚氨酯中,其中以六甲撑基二异氰酸酯为主体聚氨酯的拉伸强度达到34.69 MPa,弹性模量达到10.64 MPa,玻璃化转变温度为102.02℃,漆膜附着力为0级。此方法为具有高强度、高附着力的UV固化型聚氨酯木器涂料提供了创新解决方案。

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。

超支化聚酯对形状记忆环氧树脂性能影响的研究

使用端羟基超支化聚酯(HBP)改善形状记忆树脂体系在室温和赋形温度下的拉伸性能。研究表明,当HBP加入量低于5%时,形状记忆环氧树脂的玻璃化转变温度(Tg)出现轻微的下降;超过这一比例后,Tg随HBP加入量的增加逐渐提高。此外,形状记忆环氧树脂的拉伸性能得到了显著改善,在室温下,树脂的断裂伸长率和拉伸强度可分别提高14.6%和7.6%,在赋形温度下,二者可分别提高27.7%和57.3%。电镜观察显示,当加入量较低时,HBP与环氧/酸酐体系完全相容,改性效果显著;而加入量大于10%时,HBP在树脂体系中形成相分离,改性效果较差。

超支化聚酯对形状记忆环氧树脂的改性作用

形状记忆环氧树脂(SMER)是一种具有热致形状记忆性的热固性树脂,其加工性好,形变量大,具有良好的应用前景。但韧性和热稳定性不足仍然是制约SMER使用范围的重要因素。将具有高度支化结构和大量羟端基的芳香族超支化聚酯(H202)用于SMER改性,引入1%(质量分数)H202时,能够有效改善SMER的热稳定性、韧性和强度,且不会影响其形状记忆性能,具有良好的改性效果。

二氧化硅含量对形状记忆聚氨酯杂化材料性能的影响

以形状记忆聚氨酯(SMPU)为基体,正硅酸乙酯(TEOS)为前躯体,固体酸对甲基苯磺酸(PTSA)为催化剂,通过溶胶-凝胶法制备SMPU/SiO2有机-无机杂化材料。通过SEM、TGA和万能试验机等对材料的形貌结构、热力学和形状记忆性能进行测试和分析。结果表明:随着二氧化硅(SiO2)质量分数的增加,杂化材料的耐热温度有所提高;二氧化硅的加入,对杂化材料的力学性能和形状记忆性能具有较大的影响,在二氧化硅质量分数为2.7%时,杂化材料在具有良好的拉伸强度和模量的同时,仍然能保持较好的形状回复性能。

超支化光固化水性聚氨酯薄膜的制备及其性能研究

随着人们环保的意识的提升,低毒无污染的水性聚氨酯受到了极大关注,但线性的水性聚氨酯耐水性能差,稳定性不好,成膜强度低,限制了其应用。以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,聚丙二醇(PPG-1000)为软段,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂,不同比例的丙烯酸羟乙酯(HEA)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)作为封端剂,合成一系列超支化水性聚氨酯(WPU)乳液。采用傅里叶红外光谱、动态光散射、万能试验机、热重分析仪和扫描电子显微镜等方法对WPU乳液和光固化成膜后的性能进行表征。结果表明:合成的WPU乳液粒径分布均匀,随着TMP和PETA含量的增加,光固化后的WPU薄膜支化度增加,薄膜的耐水性能和热稳定性提高,抗拉强度最高可达23.1MPa,同时还具有56%的断裂伸长率。该超支化薄膜可应用于木制品、皮革、地坪涂料等方面。

超支化有机硅嵌段水性聚氨酯的合成及应用

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚硅氧烷嵌段聚醚、二乙醇胺(DEA)作为原料,通过反应官能团异单体法制备了超支化有机硅嵌段水性聚氨酯抗起毛起球剂(HBP-SiWPU)。探究物料比对乳液性能的影响,采用FT-IR、^(13)C NMR对HBP-SiWPU进行表征;并对腈纶针织物进行抗起毛起球整理。结果表明:当预聚R值[预聚阶段n(—NCO)/n(—OH)]为4、超支化物料比[n(DEA)/n(预聚体)]为1.2时,HBP-SiWPU乳液稳定性较好;整理的腈纶针织物抗起毛起球性能为2~3级,与原布相比提升了1级,色差较小,手感较好。

新型超支化改性氟硅聚氨酯防水涂料制备及性能研究

本研究将一系列超支化聚缩水甘油醚(HPG)合成得到水性超支化氟硅聚氨酯,加入HPG接枝的氧化石墨烯制备有机-纳米杂化防水涂料(HGX),并对其性能进行了测试。研究表明,加入高支化代数和高主链分子量的HPG改性的氧化石墨烯后,HGX涂层的疏水性、防水性能以及防污性能显著提高,可以作为高效、环保的海洋防水防护涂料。

形状记忆聚氨酯热力耦合变形行为实验和有限元模拟

在室温下对形状记忆聚氨酯进行不同应变率下的单调拉伸实验,结合红外测温仪对试样表面温度进行同步监测,研究拉伸过程中的热力耦合效应。结果表明:当应力达到屈服峰后,分子链解缠导致了屈服软化,同时分子链之间的摩擦诱发了局部化温升;随着载荷继续增加,分子链在拉伸方向优先取向导致应变硬化发生,响应的应力和温度不断升高。同时发现,屈服峰和局部化温升均随着应变率的增加而显著增加,然而材料耗散生热诱导的应变软化和应变硬化之间存在竞争机制,使得局部化塑性流动过程对应变率的敏感性降低。基于有限元软件ABAQUS建立板状试样拉伸的有限元模型,对形状记忆聚氨酯的拉伸变形进行热力耦合分析。通过比较不同时刻的塑性应变场和温度场云图发现,局部化的塑性流动和温升均从初始缺陷处萌生,并逐渐向中间移动直至扩展到整个试样。进而提取不同加载速率下的平均温升曲线与实验结果进行了对比,发现二者吻合度较高。

超支化水性聚氨酯的合成与表征

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二乙醇胺(DEOA)及二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,合成超支化聚氨酯核HBPU-0;以IPDI、聚四氢呋喃(PTMEG)及DMPA等原料合成线性聚氨酯,然后,将线性聚氨酯接枝到HBPU-0上,制备了一种具有超支化结构的水性聚氨酯,产物具有良好的水分散性和耐水性,其中HBPU-6的24h吸水率为6%,48h吸水率为11%,72h吸水率为18%。通过红外光谱对产物结构进行了表征。采用电子万用试验机和热失重分析仪对产物的性能进行测试,结果表明,所制备的水性超支化聚氨酯具有良好的力学性能和热稳定性,HBPU-6的拉伸强度为16.8MPa,热分解温度达到238℃。

有机氟改性超支化水性聚氨酯的合成与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和二乙醇胺(DEOA)为原料,合成出了超支化聚氨酯核HBPU-0;以IPDI、聚醚多元醇(N220)、DMPA及甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)等原料合成带有双键的线型聚氨酯,然后将线型聚氨酯接枝到HBPU-0上,再与甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)反应,制备了有机氟改性的超支化水性聚氨酯。通过红外光谱和核磁共振对聚合物进行表征,并研究了加入HEMA对乳液粒径、乳液的机械稳定性以及胶膜的力学性能、水接触角、吸水率和热性能的影响。测试结果表明,随着有机氟含量的增加,乳液水接触角和粒径增大,胶膜的拉伸强度升高,断裂伸长率下降,吸水率下降。加入有机氟后,胶膜耐热性有所提高,当有机氟含量为10%时,综合性能最佳,此时乳液粒径为145nm,胶膜的水接触角为93.4°,拉伸强度为11.7MPa,断裂伸长率为360%,48h吸水率为6.12%。

超支化聚氨酯阻尼涂层的制备及性能

以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和二乙醇胺(DEOA)为原料,采用一步法合成了超支化聚氨酯,并对其改性制备了光固化超支化聚氨酯(UV-HPU)和超支化杂化聚氨酯(HHPU)两种树脂.用傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1H NMR)表征了预期产物.以其为预聚物制备阻尼涂层,动态力学分析(DMA)研究表明,这两种涂层都具有高阻尼因子(tanδ≥1.0)、宽阻尼温度范围(tanδ≥0.5,大于50℃)和宽阻尼频率范围(20～160Hz);通过基本性能测试和热重分析(TGA)发现杂化涂层聚氨酯较光固化聚氨酯具有更好的机械性能和热稳定性能;杂化涂层聚氨酯的FTIR分析可知杂化涂层中硅氧烷水解缩合,提高了交联密度;杂化材料的断面扫描电镜(SEM)分析表明,硅氧烷的水解缩合并未形成大颗粒纳米粒子而是形成均相体系.

超支化水性聚氨酯的合成与表征

以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚碳酸酯二醇(PCDL)、二羟甲基丙酸(DMPA)和二乙醇胺(DEOA)为原料合成了一种具有超支化结构的水性聚氨酯,产物具有良好的水溶性。通过红外光谱(FT-IR)和核磁共振(13C-NMR)对产物结构的表征,证实了产物具有超支化结构,其支化度为0.32。用高效液相色谱质谱联用仪(LC-MC)对产物的分子量进行测定,其重均分子量为1.66×104。采用电子拉力机和热失重分析仪(TG)对产物的性能进行测试,结果表明,所制备的水性超支化聚氨酯具有良好的力学性能和热稳定性,并且涂膜具有较好的耐水性。

超支化聚氨酯的合成及应用

超支化聚合物因其独特的结构和性能逐渐成为聚合物领域的研究热点之一,各种合成超支化聚合物的方法相继被报道。但对于超支化聚氨酯(HBPU)这一类聚合物,由于其官能团的特殊性,很难用传统的方法制得。本文总结了近十几年来制备HBPU的两类主要方法:一种为单单体法(SMM),包括光气法、叠氮化合物法、AA′+B′B2法、高选择性化学反应等;另一种为双单体法(DMM),包括扩链法,低聚物A2+B3法。另外简要介绍了HBPU在固体电解质、相变材料、油墨以及纳米粒子制备等领域的应用。

用于锂离子电池的新型超支化聚醚-聚氨酯聚合物电解质

采用溶剂聚合法,将一种自制新型超支化聚醚(PHEMO)与异氰酸酯在电解液中进行缩合反应,生成了一种包含有电解液的新型超支化聚醚聚氨酯(PHEU)聚合物电解质.利用傅里叶红外光谱(FTIR)、示差扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)和交流阻抗谱等测试方法对PHEU的结构、热稳定性能和离子电导率进行了研究.研究结果表明,当电解液中锂盐的浓度为3mol/L,电解液的质量为骨架材料质量加和的3倍时,电解质体系的室温电导率可达到6.12×10-4S/cm;电化学稳定窗口为2.2～4.0V,具有良好的热稳定性和优良的机械性能.另外,在这种新型的电解质中,聚氨酯大分子将电解液小分子牢固地包裹在里面,有效地防止了凝胶聚合物电解质的漏液问题,从而可以提高电池的安全性能.

聚四氢呋喃醚二醇脂肪族超支化聚氨酯的合成及表征

利用聚四氢呋喃醚二醇(PTMG,Mn=2000)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,以二月桂酸二丁基锡(DBTDL)为催化剂,通过逐步聚合反应合成了—NCO封端的聚氨酯预聚体(PPU),通过单因素实验,根据反应过程中异氰酸酯基团和羟值含量的变化规律,优化出了PPU的合成条件:反应温度75℃,反应时间为1.5h,m(DBTDL)=0.007%(以IPDI和PT-MG2000的总质量计)。再通过接枝使PPU与端羟基超支化聚合物(HPAE)共聚反应制备得到一种新型超支化聚氨酯(HBPU)。经过单因素实验分析方法优化出了HBPU的合成条件为反应温度75℃,反应时间4h。分别利用FT-IR和综合热分析对PPU和HBPU的结构以及热稳定性进行了表征。

可UV固化超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备及性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯和丙烯酸羟乙酯等为原料,采用不同扩链剂对自制的超支化聚氨酯进行改性,制备出一系列可紫外光固化的超支化聚氨酯丙烯酸酯(HBPUA-X)。利用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、热重分析(TG)、示差扫描量热仪(DSC)和乌氏黏度计对HBPUA-X的结构和性能进行了研究。FT-IR与NMR测试结果证实了合成产物为HBPUA-X;黏度计的测试结果表明:产品的特性黏度随扩链剂长度的增加而升高;将HBPUA添加到光固化环氧丙烯酸中成膜,TG与DSC的测试表明:涂膜的热分解温度有不同程度的降低,随着扩链剂长度的增加,涂膜的残余量逐渐减少,涂膜的玻璃化温度逐渐下降;性能测试表明:当添加10%质量分数的HBPUA-X时,涂膜的附着力由3级提高到1级以上,柔韧性由8 mm提高到2 mm以上;同时摆杆硬度与抗冲击强度也有明显提高。