光/潮气双重固化聚氨酯涂层的制备及性能研究

以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和二乙醇胺(DEOA)为原料一步法合成了超支化聚氨酯,对其改性制备了光固化超支化聚氨酯丙烯酸酯(HPUA)和一系列双重固化(UV/潮气)超支化聚氨酯丙烯酸酯(DHPUA),使用傅立叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和碳谱(13C-NMR)以及凝胶色谱(GPC)对其分子结构进行了表征.并以其为预聚物制备光固化涂层,通过对双重固化涂层的表面形貌、热性能和物理性能的研究,结果表明,超支化双重固化涂层经过潮气固化后,涂层表面的粗糙度随着树脂中硅氧烷端基的含量的增加先下降后上升;超支化双重固化涂层的物理性能和热稳定性都随着树脂中硅氧烷端基的含量的增加而提升.     

基于Diels-Alder反应的自修复聚氨酯的结构与修复行为

采用呋喃封端的聚氨酯预聚体与双马来酰亚胺反应,合成了基于Diels-Alder(DA)反应的热可逆自修复聚氨酯(PU-DA).利用FTIR、DSC和gel-solution-gel方法对其分子结构、热性能及其可逆性进行了表征,结果表明,具有热可逆性的DA键被成功引入到聚氨酯中,从而赋予聚氨酯具有良好的再加工性能和自修复性能.通过偏光显微镜观测对材料的自修复行为进行了考察,结果表明,由于DA反应的热可逆性,0.5 mm深度划痕的聚氨酯试样在120℃热处理300 s或130℃热处理150 s后划痕便可消失,从而实现了划痕的自修复.并且模拟实际生活中聚合物材料受到轻微损伤时的情况,通过拉伸试验对0.5 mm深度划痕有效自修复的热处理温度和时间进行了确定,并对同一受损部位多次刻划-修复的修复效率进行了详细研究,结果表明:在120℃处理15 min可达到最佳修复效果,其一次修复效率可达71%,同一受损部位经过3次刻划—修复后,其修复效率仍能达到35%.     

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(20～160 Hz); 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.     

热可逆自修复环氧树脂的合成与修复行为

采用环氧氯丙烷与糠醇反应合成了含二烯体结构的环氧单体,并与含亲二烯体结构的双马来酰亚胺反应,制备得到基于热可逆Diels-Alder反应的自修复环氧树脂(EP-DA).分别利用FTIR、DSC以及gel-sol转变对EP-DA的化学结构、热性能以及热可逆性进行了分析表征.结果表明,向EP-DA中引入了热可逆DA键,从而赋予环氧树脂良好的热可逆性和再加工性能,使环氧树脂实现自修复,并可使废弃环氧树脂能够得以回收再利用.模拟环氧树脂实际使用中受冲击破坏情况,采用宏观定性观察和弯曲载荷恢复定量测定相结合,对环氧树脂的修复行为和多次修复能力进行了考察,证实这种材料具有良好的自修复性能和多次重复修复能力,其一次修复效率达到了77.1%,同一试样经由3次冲击破坏—热处理后,其修复效率仍然高达53.9%.     

热可逆自修复环氧树脂的合成与修复行为

采用环氧氯丙烷与糠醇反应合成了含二烯体结构的环氧单体,并与含亲二烯体结构的双马来酰亚胺反应,制备得到基于热可逆Diels-Alder反应的自修复环氧树脂(EP-DA).分别利用FTIR、DSC以及gel-sol转变对EP-DA的化学结构、热性能以及热可逆性进行了分析表征.结果表明,向EP-DA中引入了热可逆DA键,从而赋予环氧树脂良好的热可逆性和再加工性能,使环氧树脂实现自修复,并可使废弃环氧树脂能够得以回收再利用.模拟环氧树脂实际使用中受冲击破坏情况,采用宏观定性观察和弯曲载荷恢复定量测定相结合,对环氧树脂的修复行为和多次修复能力进行了考察,证实这种材料具有良好的自修复性能和多次重复修复能力,其一次修复效率达到了77.1%,同一试样经由3次冲击破坏—热处理后,其修复效率仍然高达53.9%.     

PET光学膜紫外光固化硬涂层的制备

本文以改性聚氨酯丙烯酸酯为主体,制备了一种PET光学膜用透明硬涂层材料.讨论了光固化树脂、活性稀释剂、光引发剂等因素对PET光学膜加硬后的硬度、耐磨性、附着力等性能的影响,并从反应机理方面分析探讨了实验结果.经测试:实验制备的涂层硬度5H,附着力100%,经RCA纸带耐磨擦试(500g,1000cycles),PET膜可见光透过率无损失,同时具有低表面张力,出色的柔韧性和良好的耐化学品性.     

水性丙烯酸酯聚氨酯涂料的研究

合成了含羟基的丙烯酸酯树脂,并与甲苯二异氰酸酯反应制备预聚体Ⅰ,Ⅰ与扩链剂二羟甲基丙酸反应得到含羧基的预聚体Ⅱ,最后用1,4-丁二醇交联,制得水性丙烯酸酯聚氨酯涂料,讨论了合成过程中影响乳液稳定性和涂膜性能的因素。测试结果表明：涂膜的强度、光泽、硬度等性能均优于传统的同类树脂。     

一种低分子量带有羧基的聚丙烯酸酯丙烯酸树脂的制备和性质

制备了一种紫外光固化预聚物——带有羧基的低分子量聚丙烯酸酯丙烯酸树脂(Polyacrylate acrylic resin, PAAR).其主链由丙烯酸烷基酯和丙烯酸进行共聚而得,当采用丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸(摩尔比1:1:1)作为共聚单体,引发剂AIBN为1.5%,链转移剂十二硫醇为2.5%时,聚合得到的聚丙烯酸酯(Polyacrylate, PA)分子量在1100-1400之间,多分散性小于2,反应速率快,转化率高;由这种PA和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)进行酯化反应,制备得到最终产物聚丙烯酸酯丙烯酸树脂,酯化率可以达到80%以上,其光固化膜具有较好的涂膜硬度和柔韧性,光泽度饱满.     

基于Diels-Alder反应的自修复聚合物材料

Diels-Alder(DA)反应是一类二烯和亲二烯体进行的[4+2]环加成反应。基于DA反应及其逆过程的自修复聚合物材料近年来在形状记忆材料、可修复涂层、药物输送以及电子封装等领域取得广泛应用。DA反应制备自修复聚合物时通常使用含呋喃基团的化合物或低聚体作为二烯,马来酰亚胺化合物作为亲二烯体。其它的二烯-亲二烯体系如蒽-马来酰亚胺和环戊二烯-双环戊二烯等也被报道用来做自修复材料。本文根据二烯和亲二烯体的不同结构,综述了基于DA反应的自修复聚合物材料研究进展及应用,并探讨了其潜在发展方向。     

基于Diels-Alder反应的智能分子印迹聚合物制备及性能表征

采用热可逆的Diels-Alder(DA)反应制备分子印迹聚合物(MIP),以活化改性的含环氧基团硅胶为载体,以分子修饰β-环糊精作为功能单体,吲哚-3-乙酸(IAA)为模板分子,接枝呋喃型双烯体后交联聚合,得到含有温敏性DA反应亲双烯体结构组件的分子印迹聚合物,通过与双烯体发生DA反应得到新型结构的DA-MIP,通过温控实现IAA的智能性印迹.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振波谱(NMR)、扫描电子显微镜(SEM)表征原料、中间产物及终产物的结构;利用差示扫描量热(DSC)和热重分析法(TG)测试产物的热敏感性能;利用吸附实验比较MIP与DA-MIP的分子识别性能和特异性.结果表明,DA-MIP具有良好的热敏性,DA-MIP低温(60℃)不显示识别IAA作用,高温(140℃)显示特异性识别IAA作用,呈现出明显的温度敏感性,识别能力智能响应于环境刺激.温敏性智能DA-MIP的重复使用性能良好,识别目标分子的恢复率达84%.     

水性聚氨酯涂料改性研究进展

随着环保理念的日益增长,水性涂料将逐步取代溶剂型涂料.水性聚氨酯涂料由于其综合性能优越,是水性涂料中发展最快的品种之一,得到了广泛研究.为了进一步提高水性聚氨酯涂料的性能,通常要对聚氨酯树脂进行改性.对近些年常用的改性技术,如有机树脂改性、无机纳米材料改性和植物油改性的原理与方法进行了综述.这些改性技术可以提高水性聚氨酯的耐热性、耐水性、光泽度、物理机械性能、固含量等综合性能.     

水脱型UV防护油墨的制备及性能研究

通过将环氧树脂E44、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸反应,合成了一种改性环氧丙烯酸树脂。将改性的环氧丙烯酸树脂作为主体树脂,复配活性单体、引发剂、助剂、填充料等进行混合、分散、研磨,制备得到热水脱膜UV防护油墨。将该树脂与其他丙烯酸树脂进行性能对比,并进一步探究不同活性单体、膜层厚度与光固化能量对防护油墨的性能影响。实验表明,该树脂具有较好的热水脱膜性能,当采用活性单体二乙二醇二甲基丙烯酸酯,膜层厚度为30?m及固化能量为1 500 mJ/cm2时,防护油墨综合性能最佳。     

水性可紫外光固化的硫代聚氨酯分散体的制备

本文利用巯基-点击化学制备了一系列水性可光固化的硫代聚氨酯分散体,即通过连续的巯基-异氰酸酯和巯基-迈克尔加成反应分别合成硫代聚氨酯和聚硫醚：首先,二异氰酸酯与过量的二元硫醇反应生成端基为巯基的硫代聚氨酯低聚物,然后与合成的二丙烯酸酯单甲基丙烯酸酯进行巯基-迈克尔加成反应,得到侧基为甲基丙烯酸酯的硫代聚氨酯树脂,最后,巯基乙酸与端基上的丙烯酸酯反应,提供树脂的亲水基团。将树脂分散在水中后,得到半透明的可光固化硫代聚氨酯分散体。树脂的主链上含有硫醚键,可以有效克服氧阻聚效应,得到较高的转化率;侧基上带有很多可光聚合的甲基丙烯酸酯基团,光聚合后固化膜的交联密度非常高,因而也具有较高的玻璃化转变温度。     

ε-己内酯改性聚氨酯丙烯酸酯的制备及电子束固化涂料性能研究

本文以甲基丙烯酸羟乙酯、ε-己内酯及异氟尔酮二异氰酸酯为原料制备了己内酯改性聚氨酯丙烯酸酯。使用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(~1HNMR)表征了产物结构。探究了ε-己内酯链段含量对改性聚氨酯丙烯酸酯树脂黏度的影响,并进一步对比研究了其电子束(EB)固化膜和紫外光(UV)固化膜的热机械性能、拉伸性能和涂层基本性能的差异。     

离子液体-脲基嘧啶酮混合型低收缩率单体的制备及应用

通过加成反应,制备了3种不同分子量的UV固化型的脲基嘧啶酮单体(UPy-PEG),同时合成了UV固化型咪唑类离子液体(IMAA),将两类单体混合,制备了3种UV固化型离子液体-脲基嘧啶酮(IMAA-UPy-PEG)混合单体。将其加入UV固化型环氧丙烯酸树脂中,体系具有较小的体积收缩率。通过核磁氢谱(~1HNMR)证实了IMAA和UPy-PEG单体的成功合成,将两者在冰浴条件下超声,可以得到均匀的混合单体IMAA-UPy-PEG。通过实时红外(RT-FTIR)证实混合单体有较高的光聚合活性。收缩率测试的结果显示混合单体添加量由10%增加到30%时,配方的最大收缩率由5.33%减小到4.81%。与商品化单体HEMA相比,体系的体积收缩率最多可下降3.6%,具有较小的收缩率。涂膜基本性能显示随着混合单体加入量的增加,涂层的硬度及光泽度略有下降,但均在可使用范围内。     

Diels-Alder反应在自修复聚合物材料中的研究进展

Diels-Alder(DA)反应是一类二烯体和亲二烯体进行的[4+2]环加成反应,由于其反应条件温和、无需催化剂且具备独特的热可逆性,成为自修复领域的研究热点。回顾了自修复聚合物材料的研究现状,重点介绍了DA反应在自修复材料中的应用情况,并根据所制备的含DA键聚合物的结构类型进行分类,综述了近年来该领域的研究进展,并对其研究前景进行了展望。     

光敏树脂合成及3D打印的综合实验教学设计与实践

针对综合实验的特点,结合创新性、趣味性等特性,设计了光敏树脂合成及3D打印综合实验。实验用1,6-己二异氰酸酯(HDI)三聚体和丙烯酸羟乙酯反应,以丙烯酰吗啉(ACMO)为活性溶剂,合成可紫外光固化的预聚体树脂。通过对预聚体树脂的—NCO测定、红外光谱、核磁共振,分析了HDI三聚体和丙烯酸羟乙酯的反应程度,表征预聚体树脂的结构及评价光固化性能,并与其他光固化单体和光引发剂配合制备黏度适宜的光敏树脂。用405 nm波长的桌面级3D打印机打印出测试样条和展示样品,通过对样条性能测试,表明该光敏树脂打印的样条具有较好的力学性能。本实验开设在本科四年级的综合教学实验中,其可以使本科生学到光固化树脂的制备方法,了解化学材料与数字模型及3D打印技术的结合,体会聚合物结构与性能的关系,增强本科生对数据的分析处理能力以及拓展本科生对其他学科的知识水平。     

仿生鲨鱼皮黏液分泌超亲水功能表面的制备及性能

以聚乙二醇型非离子表面活性剂作为亲水改性剂,与聚氨酯丙烯酸酯预聚体复合,进一步通过紫外光固化等手段制备出仿生鲨鱼皮黏液分泌的超亲水功能表面.研究表明,在光固化聚氨酯体系中引入吐温20(Tween 20)、吐温40(Tween 40)、吐温60(Tween 60)、吐温80(Tween 80)、吐温85(Tween 85)或曲拉通X-100(Triton X100)等亲水改性剂,可获得具有稳定自修复功能的超亲水仿生功能表面,且展示出较好的透光性和防雾与油-水分离效果.该仿生鲨鱼皮黏液分泌超亲水功能表面的制备方法简单有效、绿色环保,为仿生超亲水表面材料的设计和制备提供了新思路,有望用于生物医用涂层、油-水分离及防污涂料等领域.     

聚硅氧烷-聚丙烯酸酯-聚氨酯三元复合乳液的制备与表征及其胶膜性能

用异佛尔酮二异氰酸酯与仲羟基封端的聚硅氧烷(PMTS)反应在聚硅氧烷分子链端引入异氰酸酯基团, 然后将其与聚丙二醇、二羟甲基丙酸等反应制备聚硅氧烷改性聚氨酯(PSU)预聚体, 再以甲基丙烯酸甘油酯(GM)为偶联剂在PSU链上引入双键, 最后加入丙烯酸酯单体和交联剂乳化后通过乳液聚合制备了偶联型聚硅氧烷聚丙烯酸酯改性聚氨酯(PSU-X-AC)三元复合乳液. 同样条件下不使用偶联剂制备了非偶联型三元复合乳液(PSU-AC). 无论是否使用偶联剂, 三元复合乳液的稳定性都明显优于不含PAC的PSU二元乳液. 对于三元复合乳液及其胶膜的性能表征结果显示, 与非偶联型PSU-AC三元乳液相比, 偶联型PSU-X-AC乳液的乳胶粒尺寸较小, 粒径分布更均一|偶联型三元乳液的表面张力较小|其胶膜的力学强度远优于非偶联型|除非在PMTS分子量较高的情况下, 偶联型乳胶膜中未观察到非偶联型所见的相分离, 偶联剂GM的使用对提高材料的憎水及力学性能有明显作用. PMTS分子量及其用量对乳液的乳胶粒径、表面张力和粘度影响不明显. 但对于复合胶膜的性能来说, 三元复合乳液聚合物中PMTS分子量及其用量存在上限, 分子量上限值约为2000, 其用量上限约为PSU二元聚合物的10%, 在此之下PMTS的使用可以明显提高胶膜的力学及耐水性能.     

聚硅氧烷聚丙烯酸酯改性聚氨酯三元复合乳液中偶联剂丙烯酸羟乙酯的作用

用异佛尔酮二异氰酸酯与仲羟基封端的聚硅氧烷( PMTS)反应在PMTS分子链端引入异氰酸酯基团,然后将其与聚丙二醇反应制得聚硅氧烷改性聚氨酯( PSU)预聚体,最后加入丙烯酸酯单体(AC)通过乳液聚合制备了非偶联型聚硅氧烷聚丙烯酸酯改性聚氨酯( PSU-AC)三元复合乳液.在PSU与AC聚合时加入丙烯酸羟乙酯(HEA)...