水性醇酸-丙烯酸杂化树脂制备的研究进展

针对当前人们环保意识的增强以及对生物基代替化石燃料需求的增加,结合了醇酸树脂生物基含量高、空气氧化交联以及丙烯酸树脂干燥快、硬度高等优点的水性醇酸-丙烯酸杂化树脂已被广泛研究。为了给从事水性醇酸-丙烯酸杂化树脂开发的研究人员提供参考,文章介绍了国内外水性醇酸-丙烯酸杂化树脂制备方法,主要包括物理共混法、接枝共聚法和局部酯化缩聚法;同时评价了各种水性醇酸-丙烯酸杂化树脂的制备方法。最后就发展性价比高的水性醇酸-丙烯酸杂化树脂制备方法提出了建议,如可重点发展物理共混法制备醇酸二级分散体和丙烯酸一级分散体的杂化共混物以及溶液接枝共聚法制备丙烯酸接枝改性醇酸二级分散体。

基于可再生脂肪酸的水性醇酸杂化树脂的制备及应用

通过多元醇和二异氰酸酯发生亲核加成反应合成端羟基预聚体,引入氨酯键结构,然后经过熔融聚合生成醇酸预聚体,在醇酸预聚体两端接枝活性不饱和功能单体,然后再经过溶液聚合进行丙烯酸改性,最后用胺中和即得到水性醇酸杂化树脂,并利用合成的水性醇酸杂化树脂制备了水性醇酸涂料。重点考察了多元醇类别、顺酐的用量、丙烯酸酯单体的用量、玻璃化转变温度等对树脂及涂料性能的影响。实验发现,当合成端羟基预聚体选取的多元醇为2-甲基-1,3-丙二醇,不饱和活性单体顺酐的用量为2%,丙烯酸酯单体的用量为28%,玻璃化转变温度为13℃时,所制得的水性醇酸杂化树脂综合性能最好,满足实际应用需求。

水性聚氨酯/SiO_2纳米杂化物改性水性聚氨酯涂膜性能研究

采用溶胶-凝胶法制备出水性聚氨酯(WPU)/SiO2纳米杂化物(WPUS),将WPUS和水性聚氨酯乳液复配制得复合涂膜。通过纳米粒度仪测定了WPUS及不同WPUS含量复合乳液的粒径及其分布;通过原子力显微镜(AFM)、紫外-可见光分光光度计、拉伸实验机、视频高速接触角测量仪和吸水率测试等研究了不同WPUS含量复合涂膜的微观形貌和性能。结果表明:随WPUS含量增大,复合乳液的平均粒径和多分散指数(PDI)逐渐增大,但都保持在100 nm以内;随着WPUS含量从2%增大到10%,涂膜的表面粗糙度增大、SiO2分布变得不均匀,拉伸强度、断裂伸长率都表现出先增大后减小的趋势,在WPUS含量为4%～6%时具有最佳的力学性能;加入WPUS后,复合膜的耐水性提高、透光率减小,但透光率都保持在90%以上,其中700 nm处透光率表现出先减小后增大的趋势。

新型水性丙烯酸/环氧杂化乳液的制备及其在水性双组分金属防护涂料中的应用

首先用丙烯酸酯单体和乳化剂预乳化环氧树脂,按照乳液聚合的工艺制备了水性丙烯酸/环氧杂化乳液;研究了杂化乳液合成过程中乳化剂种类和用量、功能单体的用量、乳液p H等参数对乳液性能的影响。在此基础上,使用该杂化乳液配制双组分水性环氧涂料,对涂层性能进行测试。结果表明:所制备水性丙烯酸/环氧杂化乳液具有较优的贮存稳定性,采用该杂化乳液配制双组分水性环氧涂料,涂膜具有优异的综合性能;与传统的双组分水性环氧涂料体系相比,该杂化涂料体系具有更长的适用期、更快的干燥速度,可广泛应用于包括防锈底漆和面漆在内的各种防腐涂料应用领域。

聚吡咯/SiO_2作导电助剂的水性环氧抗静电涂料的制备

以导电性聚吡咯/二氧化硅(PPy/SiO2)复合材料作导电助剂,与环氧树脂乳液混合,经聚酰胺X-650固化后,制备了电导率在10-9～10-4S·cm-1之间的水性环氧抗静电涂料。结果表明:PPy/SiO2用量为环氧乳液的2%(质量分数,下同)时,环氧涂层的电导率可从10-16S·cm-1提高到1.2×10-9S·cm-1,而且PPy/SiO2用量低于8%时,涂层具有良好的综合性能,对玻璃和马口铁附着力为1级,耐冲击性大于50cm,铅笔硬度H,耐水性和柔韧性优良。SEM观察结果表明:PPy/SiO2在环氧涂层中具有良好的分散性,且与环氧基体结合比较紧密。

高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯/纳米SiO_2杂化材料的制备及性能

以聚己内酯二醇(PCL)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)为原料,合成了高官能度水性聚氨酯丙烯酸酯WPUA。以WPUA为有机相,γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(TMSPM)改性纳米SiO2为无机相,制备了水性光固化有机/无机纳米杂化体系。通过傅立叶变换红外光谱对合成产物进行了表征,并对杂化薄膜的表面形貌、热稳定性、光固化动力学及力学性能进行了分析。结果表明合成了预期产物,杂化体系中改性纳米SiO2分散均匀稳定;随着SiO2含量的增加,材料的热稳定性、力学性能均有明显提高;不同SiO2条件下体系均保持了较高的光固化速率和最终凝胶含量。

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。

水性聚氨酯环氧树脂及其防锈涂料的研制

在自乳化水性聚氨酯的合成过程中引入环氧树脂制备得到水性聚氨酯环氧树脂乳液,该乳液有机挥发物含量低,既具有环氧树脂的高附着力、高强度、耐化学品性和防腐性,又具有聚氨酯优良的柔韧性、耐磨性、丰满度、耐老化性和成膜性能;以此乳液作为基料,通过配方设计,筛选出无毒高效复合铁钛防锈颜料,配合其他颜填料和助剂,研究制备了高性能水性防锈涂料。

新型防雾涂料的研究进展

分析了防雾涂料的应用现状,指出现阶段防雾涂料存在的主要问题。介绍了材料表面雾珠的形成机理和防雾的方法,以及水性涂料技术、紫外光固化技术、有机无机杂化技术和纳米技术等在防雾涂料中的应用,并对几种新型防雾涂料,包括水性防雾涂料、紫外光固化防雾涂料、有机无机杂化防雾涂料、纳米防雾涂料等的特点及国内外研究进展进行了综述,在此基础上讨论了防雾涂料研究中需要进一步研究和开发的领域,展望了防雾涂料的发展前景。

乙烯基单体改性蓖麻油基水性聚氨酯的研究

采用改性蓖麻油合成了软段中含不饱和双键的阴离子聚氨酯水分散液(MCPU),将其作为可聚合乳化剂和种子成分,分别与甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)单体进行共聚,制得了PUA复合乳液MCPUA-MMA、MCPUA-BA和MCPUA-St。利用TEM、FT-IR、TG、DSC、XRD等手段考察了乳液及成膜的微观结构和性能。结果表明:MCPUA-MMA粒子形态不规整,MCPUA-BA和MCPUA-St粒子具有较清晰的核壳结构;红外谱图中3 300～3 350 cm-1处氢键化—NH吸收峰位置显示由MCPU到MCPUA-St、MCPUA-BA、MCPUA-MMA依次向低波移动;DSC研究表明PUA的Tg1相对于MCPU升高,MCPUA-BA和MCPUA-St的Tg2对应于MCPU下降,而MCPUA-MMA的Tg2相对MCPU升高;PUA胶膜的Tmax2相对MCPU均明显移向高温,膜的热稳定性提高;XRD表明合成的复合乳液膜均呈现出无定形形态。

聚氨酯-环氧树脂-松香复合乳液的合成与表征

以聚已内酯二醇、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸为基料,三羟甲基丙烷为交联剂,采用环氧树脂和松香对水性聚氨酯进行改性,制备出环氧树脂和松香改性的聚氨酯复合乳液.采用傅里叶变换红外光谱、粒度分析仪、凝胶渗透色谱、差示扫描量热仪等对乳液进行表征.结果表明:环氧树脂中的羟基与异氰酸酯基发生反应,生成了氨基甲酸酯基,同时环氧基进行了开环反应,接枝到聚氨酯分子上;松香中的羧基也参与了体系的反应,最终形成了环氧和松香改性水性聚氨酯;环氧树脂和松香含量增大,都会导致乳液粒径增大;改性后聚氨酯复合乳液的相对分子质量有一定程度的增大,达7.43×105;三羟甲基丙烷用量对剥离强度有显著影响,其用量以不超过2.7%为宜;改性后聚氨酯的相容性好,其胶膜分解温度高达260℃,说明采用该乳液制成的胶粘剂对多种复合薄膜具有较强的粘接能力.

聚氨酯-丙烯酸酯-苯乙烯复合水分散液的粒径及形态

采用原位乳液聚合法制备了水性聚氨酯-丙烯酸酯-苯乙烯(WPUAS)复合水分散液,研究了NCO/OH摩尔比、PU预聚物/MMA/ST质量比、羧基含量及羧基中和度对分散液粒子尺寸及形态的影响。结果表明,NCO/OH摩尔比减小、羧基含量增大及羧基中和度提高,都会导致分散液粒径减小;PU/(MMA+ST)质量比越小,粒径越大,粒子形态越不规整;MMA/ST质量比的变化对粒径影响不明显。

蓖麻油聚氨酯丙烯酸酯复合乳液的研制

采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)与蓖麻油水性聚氨酯共聚反应制备蓖麻油聚氨酯丙烯酸酯(CPUA)复合乳液,研究了蓖麻油添加量、MMA添加量和引发剂种类对合成CPUA复合乳液及涂膜性能的影响,并应用傅立叶红外光谱(FT-IR)测定反应产物的结构.研究发现随着蓖麻油和MMA添加量增大,CPUA复合乳液胶粒平均粒径增大,粘度减小,涂膜光泽度下降,机械性能和耐水性增强,确定了合适的蓖麻油和MMA含量,分别为体系总固体质量的20%～25%和20%～30%.采用偶氮二异丁腈(AIBN)和过硫酸钾(KPS)复合引发剂可提高单体的转化率;性能测试表明,本研究合成的CPUA复合乳液具有优异的物理机械性能和耐水性.

水性聚氨酯及其核壳型复合乳液的制备与表征

利用TDI、PPG、DMPA和BDO采用丙酮回流法合成了水性聚氨酯,乳化能力较好,并以此为种子乳液,制得了复合乳液。用FTIR、TEM、激光粒度分析仪等手段对其进行了表征。结果显示,该复合溶液具有明显的核壳结构,且复合乳液的粒径分布比种子乳液稍宽,具有双峰结构;力学性能测试显示,复合物膜的拉伸强度和断裂伸长率与水性聚氨酯膜相近。

水性聚氨酯/硅溶胶复合涂层的制备与性能

将水性聚氨酯乳液与硅溶胶共混,制备了水性聚氨酯/硅溶胶复合乳液。采用TEM、激光粒度分析仪、流变仪、ATR-FTIR、TG对复合乳液及其涂膜进行表征,探讨了硅溶胶用量对复合涂膜性能的影响。ATR-FTIR分析表明,聚氨酯分子和硅溶胶之间可以形成氢键,但不存在化学键结合;TEM、激光粒度分析测试表明,硅溶胶质量分数的增加,使复合乳液粒子粒径增大,粒度分布变宽,当硅溶胶质量分数>20%后,乳胶粒子间易发生团聚;流变分析发现,加入硅溶胶后,乳液的表观黏度(ηa)增大,假塑性增强。性能测试结果表明,硅溶胶质量分数<20%时,复合乳液具有好的储存稳定性,复合涂膜表现出很好的热稳定性,48 h吸水率仅为18.94%,同时表现出很好的耐溶剂性能,拉伸强度达到28.98 MPa,铅笔硬度达2H,附着力0级。

水性涂料用聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液合成技术的研究

大量研究表明,将聚氨酯和聚丙烯酸酯结合在一起得到的聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液(PUA)可使涂膜获得更优异的性能,在水性涂料中有重要的应有价值.PUA复合乳液的合成方法对复合组分的相容性以及复合乳液乳胶膜的性能有重要的影响.本文综述了水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液主要合成方法的研究状况,并对各种方法进行比较.

水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的合成研究

以甲苯二异氰酸酯、聚酯多元醇、二羟甲基丙酸、甲基丙烯酸羟乙酯为主要原料制得含C=C双键的水性聚氨酯预聚体,然后加入引发剂和甲基丙烯酸甲酯,经乳液聚合得到聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)乳液。讨论了DMPA及MMA用量等对PUA乳液性能的影响。用FT-IR等方法对制备的PUA乳液结构及有关性能进行了分析和表征。结果表明,当总体n(—NCO)n∶(—OH)=1.2、DMPA用量为5%、MMA用量为20%时,合成的PUA复合乳液具有较好的贮存稳定性。与改性前的PU乳液相比,PUA涂膜的耐碱性、耐水性、耐溶剂性和力学性能都明显提高。

多面体低聚倍半硅氧烷改性水性聚氨酯木器漆的研究

一种新型的纳米级有机/无机杂化材料——多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)引起了人们的广泛关注。向聚合物体系中加入很少量的POSS便会使复合材料的性能得到明显提高。首先利用顶角-盖帽法合成POSS,用其改性水性聚氨酯木器漆。采用FT-IR、TGA、XRD对复合材料进行表征,并且测量复合材料在室温下接触角。结果表明,POSS能够均匀地分布在漆膜中,形成有机-无机互穿网络结构。此外,POSS的加入提高漆膜的耐热性能,增加涂膜的疏水性。漆膜的机械性能除附着力外均有所提高。

蓖麻油基聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液的制备与性能研究

采用种子乳液聚合方法合成了蓖麻油基水性聚氨酯．聚丙烯酸酯复合乳液，通过激光散射法、透射电镜（TEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）对该复合材料进行了表征。结果表明，该乳液具有核壳结构，并且随着原料中蓖麻油与聚己二酸丁二醇酯二醇（PBA）摩尔比的增加，复合材料的耐水性逐渐提高；聚丙烯酸酯的引入对乳液的粒径和胶膜性能均有影响，合适的PA／PU摩尔比在2：3—1：1之间；当COOH基质量分数为1．2％时，加入2％的十二炕基硫酸钠（SDS），乳液外观由乳白色变为透明色，且凝胶量少。乳液的稳定性好。

巯基/烯丙基/环氧水性杂化涂料的制备与性能

采用可逆加成-断裂链转移自由基(RAFT)乳液聚合方法,制得聚甲基丙烯酸烯丙酯(P-AMA)和聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(P-GMA)RAFT乳液,并将2种乳液按比例与巯基封端的聚氨酯水分散体(PU-SH)混合成膜,得到具有最佳涂膜性能的杂化涂料配方。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对乳液及涂膜的结构进行表征,用差示扫描量热仪(DSC)等仪器对涂膜的性能进行研究,结果表明:水性杂化体系中的巯基与烯丙基在紫外光照的条件下发生巯基-烯丙基点击反应,与环氧基在受热的条件下发生了环氧开环反应。杂化涂料在经光/热双重固化后涂膜的吸水率为30%、凝胶量为99%、耐溶剂(丁酮)擦试为330次、铅笔硬度为5H、耐冲击性为50 cm。