单油酸三羟甲基丙烷酯改性水性聚氨酯

利用单油酸三羟甲基丙烷酯(TMPM)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚氧化丙烯(PPG)等制备水性聚氨酯。采用透射电镜(TEM)、动态激光光散射(DLLS)、红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)和表面张力仪表征了乳液胶束形态、产物结构及性能。结果表明:水性聚氨酯(PU)分子上引入脂肪侧链容易在水中形成规整的胶束,但TMPM改性的水性聚氨酯胶束粒径随TMPM含量的增加不断增大,当w(TMPM)=0.07时,乳液不稳定;脂肪侧链的引入降低了水性聚氨酯乳液的表面张力,表面张力随着反应体系中—NCO和—OH摩尔比的增大而降低,随交联度的增大先增加后减小;TMPM的引入可以提高胶膜的热稳定性。     

环氧大豆油多元醇改性磺酸型水性聚氨酯合成与性能研究

用2-乙基己醇(异辛醇)对环氧大豆油进行开环,生成环氧大豆油多元醇,并利用其对由异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己内酯二元醇(PCL)和乙二胺基乙磺酸钠(AAS)为主要合成原料的磺酸型水性聚氨酯(SWPU)进行改性,考察了不同多元醇含量对磺酸型水性聚氨酯乳液以及胶膜性能的影响.首先,通过FTIR和1H-NMR证实了环氧大豆油多元醇的合成;然后经过粒径测试、耐水性测试、接触角测试、机械性能测试、TG测试等检测表明:磺酸型水性聚氨酯成功合成,随着多元醇含量的增加,水性聚氨酯乳液粒径逐渐增大;胶膜的吸水率逐渐减小,并趋于平缓;力学性能拉伸强度逐渐增强,而断裂伸长率下降.但当环氧大豆油多元醇添加量过大时,导致最后乳液无法分散,乳化失败.当多元醇含量与PCL质量比为0.2时,胶膜吸水率由50.14%减小至12.27%,接触角为103.3°,拉伸强度由8.16 MPa增至21.77 MPa.通过TG表明,分子结构中多元醇的引入,胶膜的耐热性有明显提高.     

四甲基苯二甲基二异氰酸酯基水性聚氨酯的合成和性能

采用四甲基苯二甲基二异氰酸酯、聚酯二元醇和二羟甲基丙酸为原料,合成了一系列具有不同异氰酸根与羟基摩尔比（n(-NCO)/n(-OH)）的聚氨酯乳液。 研究了n(-NCO)/n(-OH)对水性聚氨酯性能的影响。 结果表明,当该比值增加时,乳液的粒径增大,分布变宽,结晶性降低,耐热性下降,耐水性能呈现降低的趋势。 当异氰酸根与羟基摩尔比为3时,四甲基苯二甲基二异氰酸酯基水性聚氨酯的乳液粒径为10～30 nm,膜的分解温度达到275 ℃,24 h吸水率低于10%。     

纳米氧化锡锑改性水性聚氨酯的制备与表征

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇（N-210）、二羟甲基丙酸（DMPA）、一缩二乙二醇（DEG）、三羟甲基丙烷（TMP）及纳米氧化锡锑（ATO）浆料为主要原料,制备了稳定的纳米ATO改性水性聚氨酯(APU)乳液。 粒径测试及透射电子显微镜（TEM）观察显示,纳米ATO在水性聚氨酯中分散较好,乳液粒径均小于100 nm; FTIR分析表明,纳米ATO粒子与水性聚氨酯(WPU)间可能存在化学键; 热重分析(TGA)测试显示,随纳米ATO添加量的增加,胶膜最大热分解温度逐渐提高,最大提高了约20 ℃;紫外-可见-近红外吸收及保温性能测试表明,随着纳米ATO添加量的提高,胶膜在800~2500 nm的透过率逐渐降低,但涂层在可见光区透过率均超过70%,热阻率由1.34×10-2 m2·℃/W提高至3.17×10-2 m2·℃/W。     

氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷改性水性聚酯型聚氨酯的研究

由聚酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯和二羟甲基丙酸合成聚氨酯预聚体，以氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧(AEAPS)为扩链剂，制备了AEAPS改性聚氨酯水分散液。与未改性的聚氨酯水分散液相比，AEAPS改性聚氨酯水分散液的粒径增大，但粒径分布和表面张力基本不变，说明疏水的聚二甲基硅氧烷侧链被包裹于分散颗粒的内部；此外，改性聚氨酯水分散液的冻融稳定性显著增强。AEAPS改性聚氨酯水分散液成膜后，吸水率明显下降，水在膜表面的接触角增加，400℃时热失重下降，具有良好的疏水性和耐热性。     

有机硅-聚氨酯共聚乳液的制备和乳胶膜相结构及其性能研究

以端羟丙基聚二甲基硅氧烷(HP-PDMS)、异佛尔酮二异氰酸酯、2,2-二羟甲基丁酸等为主要原料,采用分步投料法和无皂相反转乳化工艺制得粒径约50 nm的有机硅-聚氨酯共聚乳液,并对有机硅-聚氨酯乳胶膜的相结构和性能进行了表征,考察了HP-PDMS用量对乳胶膜相结构和性能的影响.DSC测试结果显示,与聚醚型聚氨酯乳胶膜相比,有机硅-聚氨酯乳胶膜中存在明显的相分离结构.FTIR分析结果表明,有机硅-聚氨酯乳胶膜硬段之间存在较强的氢键,它促进了相分离结构的形成.从AFM相图上可以观察到有机硅-聚氨酯乳胶膜中存在明显的海岛型相分离结构,其中聚硅氧烷软段的无定形微区构成了岛状分散相.随着有机硅含量的增加,有机硅-聚氨酯乳胶膜的相分离程度增加,弹性模量降低,断裂伸长率和柔韧性显著升高.有机硅-聚氨酯乳胶膜的起始分解温度低于聚醚型聚氨酯乳胶膜,但其在高温阶段的稳定性明显优于后者;对乳胶膜接触角和吸水率的研究表明,有机硅-聚氨酯乳胶膜的耐水性远高于聚醚型聚氨酯乳胶膜.     

含氟聚氨酯-丙烯酸酯核壳乳液的制备及性能

以甲基丙烯酸羟乙酯封端的水性聚氨酯作为大分子单体,与甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸全氟烷基乙基酯在乳液中进行自由基共聚合,制备出具有核壳结构的水性含氟聚氨酯-丙烯酸酯乳液。通过激光粒度分析仪、FT-IR、DSC、TGA、接触角、力学等表征手段,对乳液及其乳胶膜的结构和性能进行了研究,还着重探讨了甲基丙烯酸全氟烷基乙基酯的含量对乳胶膜性能的影响,结果表明:所制得的材料具有预期结构,并且具有优异的表面性能和力学性能,氟单体的引入使乳胶膜的表面能大大降低,而力学性能明显提高。     

聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液结构与性能的影响

以聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）、异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）、亲水单体二羟甲基丙酸（DMPA）,乙二胺为主要原料,制备了稳定的水性聚氨酯乳液.然后以苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）为单体,过硫酸钾为引发剂,在不外加乳化剂的条件下,运用物理共混、化学复合和化学共聚三种方法对该水性聚氨酯乳液进行改性研究.用FTIR技术对聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液的结构进行了对比与表征;通过粘度测定、粒度分析、力学性能和耐水性能测试、DSC分析,研究了不同改性方法对乳液及其胶膜性能的影响.结果表明,化学共聚的改性方法对原水性聚氨酯的耐水性的改良效果最好,能够得到稳定且综合性能较优的聚氨酯-丙烯酸酯杂化乳液.     

水性聚氨酯结构与胶膜性能的关系

为制备一种性能优异的水性聚氨酯涂层,以聚丙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯为主要原料,用本体聚合法制备了水性聚氨酯,考察了结构组元对胶膜性能的影响,并用激光粒度仪、微机控制电子万能试验机和同步热分析仪进行了表征。结果表明:当硬段含量增加时,乳液粒径增大,胶膜拉伸强度增加,吸水率升高;当异氰酸根指数增大时,乳液粒径增大,胶膜拉伸强度增加,吸水率降低;当亲水性扩链剂含量和中和度增大时,乳液粒径减小,胶膜的拉伸强度增加,吸水率升高;在硬段比例为50%、异氰酸酯指数为1.35、亲水性扩链剂含量为5%、中和度为1的条件下,胶膜性能较佳(拉伸强度为16MPa,断裂伸长率为556%,吸水率为6.2%)且在丙酮和甲苯中均表现出溶胀现象。     

聚四氟乙烯、有机硅复合改性聚氨酯/环氧树脂共混聚合物的合成及其低表面能特性

以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇为主要原料制得—NCO封端的预聚体,按一定比例和环氧树脂E-51混合均匀;另用氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷(D4)合成一系列分子量不同的氨基聚硅氧烷,用多元胺作固化剂,并以聚四氟乙烯(PTFE)粉末为填料,合成一系列由PTFE、有机硅共同改性的聚氨酯/环氧树脂共混聚合物。测试了其力学性能、表面接触角、吸水率,同时进行了扫描电镜(SEM)以及表面电子能谱(ESCA)分析。结果表明:所制得的共混聚合物具有很低的表面能和良好的综合性能,PTFE和氨基聚硅氧烷对降低聚氨酯/环氧体系的表面能具有明显的复合效应。     

新型光固化环氧丙烯酸酯乳液的制备及其防腐性能研究

将环氧树脂和非离子型表面活性剂在一定温度下与丙烯酸反应合成出改性环氧丙烯酸酯树脂,再利用相反转乳化法制备得到光固化水性环氧乳液。对该反应的原料种类、反应条件、以及乳化工艺进行了优化研究,并对不同条件下得到的乳液进行了综合性能评价。着重考察了环氧树脂的种类以及光引发剂的种类对乳液粒径、清漆膜电化学防腐性能和耐盐雾性能的影响。结果表明:选取环氧树脂E20,光引发剂IRGACURE651,酯化反应温度为105℃,反应时间3h,乳化温度为25℃~30℃,搅拌速度为800r/min时,制得的乳液稳定性和漆膜性能(包括漆膜的力学性能、电化学防腐性能和耐盐雾性能)最佳。     

水性环氧复合乳化剂的合成及性能

以环氧树脂E-44、2-氨基-5-磺酸基苯甲酸、乙二醇丁醚和正丁醇为原料,合成一种新型阴离子环氧乳化剂EP-D;同时,E-44和聚乙二醇(PEG6000)以摩尔比2∶1反应,合成端环氧基非离子环氧乳化剂EP-PEG;将EP-D与EP-PEG按不同质量比复配获得不同配比的EP-D/EP-PEG水性环氧复合乳化剂。 分别研究了EP-D/EP-PEG及EP-PEG在环氧树脂中加入质量分数为6%~12%时的乳化性能及形成乳液的表面张力、电导率和胶粒的Zeta电位、粒径。 结果表明,当EP-D和EP-PEG以质量比3∶5复配,总加入质量分数为9%时,制备的环氧乳液性能最佳。 与EP-PEG形成的环氧乳液相比,复配环氧乳化剂用量少,乳液铺展性好、稳定性高,且乳液在相反转时的固含量提高了10%以上。 复配环氧树脂乳液中胶粒的Zeta电位为-41.9 mV、粒径为342 nm、表面张力为25.5 mN/m、粘度为14 mPa·s。 这表明利用乳化剂EP-D与EP-PEG复配新合成的EP-D/EP-PEG水性环氧复合乳化剂可制备稳定性好,固含量高的乳液。     

化学改性环氧树脂水基涂料的研究——涂膜性能

用对氨基苯甲酸改性环氧树脂 ,使其具有亲水亲油两亲性质 ,测定了改性产物和纯环氧树脂共混物的玻璃化转变温度 ,结果显示两者能够相容 ,并以改性产物及其与纯环氧树脂的混合物制备水基涂料 ,测定了涂膜的物理和化学性能。结果表明 ,涂膜性能优良 ,保持了溶剂型环氧涂料的抗冲击强度、光泽度和硬度等方面的优点 ,而附着力提高 ,同时柔韧性大为改善 ,涂膜耐水性和耐化学药品性能优良。     

The Preparation and Properties of Polyurethane/Nano-CeO<Subscript>2</Subscript> Hybrid Aqueous Coating

To improve the ultraviolet resistance and thermal stability of waterborne polyurethane, stable waterborne polyurethane/nano-cerium oxide hybrid dispersions were obtained by adding nano-cerium colloids to previously synthesized waterborne polyurethane dispersions. The dried ceria colloid was characterized by X-ray diffraction (XRD) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The XRD results indicated the prepared CeO₂ was a face-centered cubic structure. The prepared polyurethane/CeO₂ dispersions were studied by dynamic light scattering (DLS), transmission electron microscopy (TEM), UV–Vis spectroscopy and accelerated weathering test. The dried polyurethane/CeO₂ films were characterized using thermogravimetric analysis (TGA). The DLS analysis indicated the particles average diameter of hybrids emulsion was bigger than that of the pure waterborne polyurethane dispersion. TG analysis and accelerated weathering test suggested the hybrid latex films had better thermal stability and mechanical properties than those of the pure waterborne polyurethane. The UV–Vis absorption capacity of the dispersions prepared was increasing with the amount of CeO₂ colloid increased.     

Comparative study between core-shell and interpenetrating network structure polyurethane/polyacrylate composite emulsions

Anionic aqueous polyurethane dispersion was prepared by using carboxyl acid group to make the polyurethane dispersible, and then nanograde core-shell and crosslinked IPN structure polyurethane/polyacrylate composite latex (PUA) were synthesized by soap-free emulsion polymerization method with polyurethane dispersion as seed. FTIR, DSC, dynamic light scattering, TEM, ESCA, TGA, electronic tensile machine were employed to investigate the structures and properties of the composite latex and their polymers. Meanwhile the core-shell composite PUA emulsion and the crosslinked IPN composite PUA emulsion were compared. The results showed that the particle morphology of PUA composite emulsion is inverted core-shell structure with polyacrylate as the core and with polyurethane as the shell. The morphology of the crosslinked PUA emulsion was multi-core structure. The surface in core-shell PUA contains rich PU phase. The phase structure of the crosslinked PUA is more uniform. Three transition temperatures are observed for the core-shell composite PUA, two transitions are observed for the film from the crosslinked PUA. The TGA curves of core-shell PUA and crosslinked PUA exhibit two stages, the first stage corresponds to the thermal decomposition of hard segments in seed polyurethane; the second stage corresponds to the decomposition of soft segments in PUA and decomposition of polyacrylate. With the increase of glycidyl methacrylate (GMA) amounts in PUA composite emulsions, the tensile strength of the PUA films as well as the average diameter of the PUA composite emulsion particles increase, the elongation at break of the PUA films decreases.     

影响环氧树脂E-44相反转乳化的因素

研究了乳化剂的HLB值、乳化剂浓度、乳化温度、搅拌强度对环氧树脂E-44相反转乳化中临界含水量Rf值与乳状液稳定性的影响,探讨了环氧树脂E-44相反转机理。实验结果表明环氧树脂E-44从W/O向O/W相反转的发生与乳化剂的HLB值与浓度、乳化温度、搅拌强度等因素都有关,其Rf值随着乳化条件的不同是动态变化的。     

Preparation and characterization of waterborne cellulose emulsion based on nitrocellulose modified with acrylic copolymer

A novel environmental-friendly waterborne nitrocellulose (WNC) emulsion was prepared by self-emulsifying method, using nitrocellulose as a base materials, acrylic acid, hydroxyethyl methacrylate, and isophorone diisocyanate as raw materials, and the structure was analyzed by FTIR. The properties of films formed by WNC emulsion were investigated by SEM, TGA, and TEM. The water resistance and tensile properties of the films were also investigated. The results indicated that WNC emulsion particle dispersed in water has a core–shell structure as expected. In addition, WNC films synthesized were smooth and hydrophobic with average water contact angle of 114.6°. Moreover, the WNC films showed the better tensile properties than that of NC films with acrylic copolymer introduced into WNC films. The novel WNC emulsion is promising to broaden the applications in some field.     

双组分水性环氧树脂涂料

简述了双组分水性环氧树脂涂料的特点及其用途，分别介绍了水性环氧树脂乳液和水性环氧固化剂的制备方法、双组分水性环氧树脂涂料的分类、混合体系的固化成膜机理和适用期的判断。最后给出了对水性环氧树脂涂料进行配方设计时应考虑的因素。