水性聚氨酯胶黏剂成分检测

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高固含量水性PU聚氨酯胶粘剂的讨论

高固含量水性PU聚氨酯胶粘剂的讨论

高固含量水性PU聚氨酯胶粘剂的讨论水性聚氨酯是以水作为分散介质的聚氨酯,它可制成水溶性、胶乳或乳液的形式。

由于它不但具有聚氨酯的优异性能,而且不燃、无毒、无公害、无危险、省资源,因此,受到了人们的普遍欢迎。

由于石油危机的影响,以及地球环境保护问题日益严峻,使合成胶粘剂的水基化在制备工艺、性能改进和应用技术上得到了大幅度进步,使其研究和开发取得了可喜的进展,技术日趋成熟和完善。

1 国内研制现状我国在1972年开始了对于水性聚氨酯的研究,最早用于制备电泳漆。

随后,研制出了织物整理用水溶性聚氨酯、用作皮革涂饰剂的聚氨酯乳液。

进入80年代以后,我国对水性聚氨酯的研究更加活跃,但与国外水性聚氨酯胶粘剂系列化、大工业化的水平相比,仍处于开发阶段,仍存在着原料、制备方法单一、品种少、理论研究不足、应用研究不够深入等问题,需要进一步探索。

2 水性聚氨酯胶粘剂的制备2.1 强制乳化法该方法是在乳化剂、高剪切力存在下强制乳化的方法,先将聚醚与有机异氰酸酯反应制成预聚体,以二醇或二胺进行扩链,制成聚氨酯树脂的有机溶液,再于强烈搅拌下,逐渐加入乳化剂的水溶液,形成一种粗粒乳液,再送入均化器,形成粒径适当的乳液。

该方法的反应时间较长,乳化剂用量大,特别是使用高分子乳化剂时,乳化剂本身的水溶液粘度高,分散性差,导致其性能及贮存稳定性差。

2.2 丙酮法丙酮法是由西德拜耳公司研究成功的,其特点是向聚氨酯分子链中引入乳化性成分,使之在水中自乳化,从而得到高质量的聚氨酯乳液。

由于聚合反应在均相中进行,反应易于控制,因此,该方法制得的水性聚氨酯批间重复性好、乳液品质高。

但因使用大量丙酮,尤其是当聚氨酯分子量高时用量更大,因此,不但不经济而且危险性大。

2.3 预聚体混合法该方法是先将亲水单体引入到聚合物中,制成含离子链的预聚体,然后将其分散于水中,再用二胺进行扩链。

该法工艺简单,不用大量溶剂,可制得有支化度聚氨酯乳液,但产品的质量不如丙酮法好。

聚氨酯涂料中13种二异氰酸酯类单体的气相色谱检测方法

聚氨酯涂料中13种二异氰酸酯类单体的气相色谱检测方法

二甲基联苯亚甲基 二异氰 酸酯 Bis( 4isocyanato3methylphenyl methane( DMDPDI)
二甲基联苯二异氰酸酯 4, 4'Diisocyanato3'dimethylbiphenyl 3, ( DODI)
化合物 Compund
二苯基亚甲基二异氰酸酯 Bis( 4isocyanatophenyl) methane( MDI)
2
2. 1
实验部分
仪器、 试剂及样品 GC 2010 气相色谱仪( 岛津公司 ) , 20i 自动进样系统, GC 配有氢火焰离子化检测器 ( FID ) 和 AOCSolution2. 3 化学工作站( Shimadzu 公司) 。 Tedia 公司 ) ; HDI ( 99. 0% ) 和 MDI ( 99. 5% ) 购自 Dr. Ehrenstorfer GmbH 公司; 乙酸乙酯( 99. 9% , PPDI( > 98% ) 、 TMXDI( > 96% ) 、 DODI( > 98% ) 、 IPDI( > 98% ) 和 DMDPDI( > 98% ) 购自 Tokyo Chem-
ical Industry 公司; XDI( 96% ) 、 CHDI( 97% ) 、 BDI( 97% ) 和 ODI( 98% ) 购自 Acros 公司; TMPDI( 98% ) 购 4 -异构体和2 , 6 -异构体 ) 和内标乙二醇单丁醚 ( ≥99 . 5 % ) 自 AldrichChem. 公司 ; TDI ( 99 . 5 % , 含2 ,
5第38分析化学fenxihuaxue研究简报chinesejournalanalyticalchemistry13种二异氰酸酯类单体化合物的名称及其结构式tablenamesmoleculestructuresandcasregisterednumbers13diisocyanatescompounds化合物compund14二异氰酸酯丁烷14diisocyanatogutanebdi16二异氰酸酯己烷16diisocyanatohexanehdi18二异氰酸酯辛烷18diisocyanatooctaneodi对苯二异氰酸酯14diisocyanatobenzeneppdi化合物compund14环己烷二异氰14diisocyanatocyclohexanechdi甲苯二异氰酸酯24diisocyanato1methylbenzenetdi246三甲基13苯基二异氰酸酯246diisocyanato135trimethylbenzenetmpdi四甲基苯二亚甲基异氰酸酯13bis2isocyanatopropan2ylbenzenetmxdi化合物compund间苯二亚甲基二异氰酸酯13bisisocyanatomethylbenzenexdi异氟尔酮二异氰酸酯5isocyanato1isocyanatomethyl133trimethylcyclohexaneipdi二甲基联苯亚甲基bis4isocyanato3methylphenylmethanedmdpdi二甲基联苯二异氰酸酯44?diisocyanato33?dimethylbiphenyldodi化合物compund二苯基亚甲基二异氰酸酯bis4isocyanatophenylmethanemdi购自天津市光复精细化工研究所

水性聚氨酯检测标准

水性聚氨酯检测标准

水性聚氨酯检测标准水性聚氨酯(PU)是一种广泛应用于涂料、胶粘剂、弹性体和密封材料等领域的重要材料。

随着环保意识的提高,水性PU在市场上的应用越来越广泛。

然而,由于水性PU的特殊性质,其检测标准也显得尤为重要。

本文将针对水性PU的检测标准进行详细介绍,以期为相关行业提供参考。

首先,水性PU的检测标准主要包括以下几个方面:1. 物理性能测试,包括涂层的硬度、耐磨性、拉伸强度、弹性模量等物理性能的测试。

这些测试可以通过一系列标准化的测试方法来进行,例如GB/T、ISO、ASTM等国际标准。

2. 化学成分测试,包括涂层中各种成分的含量、分子结构、化学稳定性等方面的测试。

这些测试需要借助于化学分析仪器,如质谱仪、红外光谱仪等,以确保水性PU产品的化学成分符合相关标准要求。

3. 环境适应性测试,包括水性PU在不同环境条件下的性能表现,如耐候性、耐腐蚀性、耐化学品性等方面的测试。

这些测试可以通过模拟实际使用环境的试验来进行,以评估水性PU在实际使用中的性能表现。

4. 生产工艺控制,包括水性PU生产过程中各个环节的控制要求,如原料质量控制、生产工艺参数控制、产品质量检验等方面的要求。

这些要求可以通过建立标准化的生产工艺流程和质量控制体系来实现。

总的来说,水性PU的检测标准是保证产品质量和性能稳定的重要手段。

只有严格遵循相关标准要求,并通过专业的检测手段进行验证,才能确保水性PU产品在市场上的竞争力和可靠性。

在实际生产中,企业应该重视水性PU检测标准的执行,建立完善的质量管理体系,加强对生产工艺和产品质量的控制,提高产品的稳定性和可靠性。

同时,还应加强与检测机构和研究机构的合作,不断优化产品检测方法和技术,提高产品的检测水平和技术含量。

总之,水性PU的检测标准是保证产品质量和性能稳定的重要保障。

只有严格遵循相关标准要求,并通过专业的检测手段进行验证,才能确保水性PU产品在市场上的竞争力和可靠性。

希望本文能对相关行业有所帮助,谢谢阅读。

水性聚氨酯胶解析(一)

水性聚氨酯胶解析(一)

水性聚氨酯胶解析(一)2009-11-21 23:08水性聚氨酯胶解析水性聚氨酯胶的发展概况水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂,有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。

依其外观和粒径,将水性聚氨酯分为三类:聚氨酯水溶液(粒径<0.001um,外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001-0.1 um,外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1 ,外观白浊)。

但习惯上后两类在有关文献资料中又统称为聚氨酯乳液或聚氨酯分散液,区分并不严格。

实际应用中,水性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多,水溶液少。

由于聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点,用途越来越广。

目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主。

有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染,具有或多或少的毒性。

近10多年来,保护地球环境舆论压力与日俱增,一些发达国家制订了消防法规及溶剂法规,这些因素促使世界各国聚氨酯材料研究人员花费相当大的精力进行水性聚氨酯胶粘剂的开发。

水性聚氨酯以水为基本介质,具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点,已受到人们的重视。

聚氨酯从30年代开始发展,而在50年代就有少量水性聚氨酯的研究,如1953年Du Pont公司的研究人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水,用二元胺扩链,合成了聚氨酯乳液。

当时,聚氨酯材料科学刚刚起步,水性聚氨酯还未受到重视,到了六、七十年代,对水性聚氨酯的研究开发才开始迅速发展,1967年首次出现于美国市场,1972年已能大批量生产。

70-80年代,美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际生产和应用,一些公司有多种牌号的水性聚氨酯产品供应,如德国Bayer公司的磺酸型阴离子聚氨酯乳液ImPranil和Dispercoll KA等系列、Hoechst公司的Acrym系列、美国Wyandotte化学公司的X及E等系列,日本大日本油墨公司的Hydran HW 及AP系列、日本公司的聚氨酯乳液CVC36及水性乙烯基聚氨酯胶粘剂CU系列、日本光洋产业公司的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR系列等等。

水性聚氨酯简介

水性聚氨酯简介

水性聚氨酯胶黏剂简介一、水性聚氨酯胶黏剂分类到目前为止,水性聚氨酯的研究已有60多年,其有各种各样的分类方式,通常采用的分类方式有以下六种。

1、按使用形式分类按使用形式分类,可分为单组份与双组分水性聚氨酯。

(1)单组份水性聚氨酯单组份水性聚氨酯应用最早,一般指可直接投入生产使用的或者无需交联剂的水性聚氨酯,有着耐水性较差的缺点,但通过交联改性可以获得较高的稳定性、力学性能、耐水性的提升。

(2)双组分水性聚氨酯双组分水性聚氨酯是指多异氰酸酯预聚体与多元醇两个组分,其单独使用时不能直接投入生产,必须添加交联剂。

使用时将两组分混合,多异氰酸酯与多元醇和空气中的水反应,生成聚脲与聚氨酯,从而产生交联。

双组分水性聚氨酯的耐水性较好,但多异氰酸酯与水反应生成CO2,导致聚氨酯胶膜气泡较多,外观较差,且不环保。

2、按亲水基团分类根据水性聚氨酯分子主链或者侧链上的离子基团性质或是否携带离子基团,可将其分为阴离子、阳离子和非离子型。

(1)阴离子型水性聚氨酯因为反应完全、综合性能好而最为常用,可以分为羧酸型和磺酸型,其离子基团一般在侧链上。

(2)阳离子型水性聚氨酯为主链或侧链上含有锍离子或铵离子的水性聚氨酯,亲水的铵离子一般由含氨基的扩链剂经酸化或者烷基化的反应形成,也可以将含氨基的聚氨酯与环氧氯丙烷以及酸反应生成,阳离子型水性聚氨酯的主要缺点是热稳定性与力学性能较差。

(3)非离子型水性聚氨酯的分子主链或侧链中不带有亲水离子基团。

要使非离子型水性聚氨酯乳化,就必须加入乳化剂并在高速旋转的剪切乳化机下乳化,也可以通过形成非离子亲水基团来进行乳化,如羟甲基,非离子型的水性聚氨酯耐水性较差。

3、按原料分类水性聚氨酯的主要原料为低聚多元醇和多异氰酸酯。

(1)低聚多元醇按主要原料多元醇分类,有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚四氢呋喃、聚丙烯酸多元醇、丙烯酸酯、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯二醇、蓖麻油、聚酯酰胺、聚丁二烯二醇等,主要使用的是聚酯型二元醇和聚醚型二元醇。

水性聚氨酯的研究

水性聚氨酯的研究

作为封端剂,可以制备粘度适中且稳定的亲水性封闭型多异氰酸酯;使用IPDI三聚体较HDI
三聚体更容易制得粒径分布均匀、储存稳定性好的水性封闭型多异氰酸酯;在用MPEG制备 封闭型亲水性多异氰酸酯时,MPEG用量超过某“临界值”时,乳液的性质会发生突变,多异氰 酸酯品种不同时,该“临界值”不同。
2,有机硅改性
郭波l¨】等用辛基三乙氧基硅烷与表面活性剂oP.IO,制各了室温贮存稳定性大于6个月
的有机硅氧烷微乳液,并将其与聚氨酯脲.丙烯酸酯(PUA)复合水分散液共混。制备了改性PUA 复合水分散液,并通过FT.IR、ATR、粒度分析、Zeta电位对改性水分散液以及成膜后的表面 性能进行了表征。实验结果表明,与PUA复合水分散液相比,改性水分散液的粒径减小,粒 径分布变宽。改性水分散液成膜后,表面是现出很好的疏水性能和较低的表面能,这与成膜 过程中有机碎氧烷在膜表面的富集效应有关。
的影响冈素。结果表明:羧基质量分数为0.8‰1.3%、预聚体中NCO/oH(胯尔比)为1.5~1.9、
助溶剂丙酮质量分数为5%左右,可制得高同含量APU乳液。选用结品性较好的聚酯二元醇 和碱性较强的中和剂有利丁.制备高【矧含量APU乳液。 黄飞【8j以聚乙一二醇(PEG)和聚四氢呋喃二二元醇(PTMG)为混合软段,异佛尔酮二异氰酸酯、 二羟甲基丙酸、乙二:胺为硬段,LioH为中和剂,合成了PEG/PTMG共聚软段水性聚氨酯脲 (PUU),并掺杂LiCl04制备了一系列聚氨酯州体电解质;采川F丁lR、DSC,交流阻抗实验考 察了LiCl04含鼙对PUU/LiCl04 l刊体电解质膜结构和性能的影响。研究表明,住PUU/LjCl04 同体电解质膜中,Li+与PUU链段之间有相互作脂力存在:当LiCl04浓度小。『.O.5 mmol儋PUU 时,Li+主要以自由离子形式存在,Puu/Licl04州体电解质膜的电导率最高;当LiCl04浓度 高丁.O.5mmol/g PUU时,Li+主要以离f对及离子簇彤式存在。 杨立忠191以甲乙酮肟(MEKO)为封cjJ荆,通过预聚物法制备了-・系列封cjj巧!聚氨酯水分散 液(BPUDs)。研究了离子含避、异氰酸酯结构和软段结构对BPUD的物理性能和封翻J州聚氨酯 (BPU)预聚体解封濡度的影响;砂『究发现,芳香族异氰酸酯制备的BPU的解封温度低丁.脂肪 族异氰酸酯制备的BPU。由IPDI f≯成的BPUD膜的拉仲性瞍和1()0%定仲J柚/『J最人、吸水率

硅烷偶联剂改性水性聚氨酯胶黏剂

硅烷偶联剂改性水性聚氨酯胶黏剂

硅烷偶联剂改性水性聚氨酯胶黏剂张大鹏何立凡王海侨李效玉( 北京化工大学碳纤维与功能高分子教育部重点实验室,北京 100029)摘要: 以聚已二酸-1,4-丁二醇酯( PBA2000) 、甲苯二异氰酸酯( TDI) 、二羟甲基丙酸( DMPA) 和一缩二乙二醇( DEG) 为原料合成了一种聚氨酯预聚体,通过在预聚体中引入可室温交联的硅烷偶联剂,制备得到了一种单组份自交联的水性聚氨酯胶黏剂。

探讨了硅烷偶联剂加入方式,用量对乳液及胶膜性能的影响。

结果表明: 当硅烷偶联剂用量为预聚体质量分数的 1. 5%时,胶黏剂对塑料薄膜 PET/CPP 的粘接强度显著提高,由改性前的 1. 3 N/15mm 增大至 1. 7 N /15 mm; 复合薄膜经过沸水煮后,T 剥离强度由 1. 0 N /15 mm 变为 1. 5 N /15 mm。

关键词: 水性聚氨酯; 复合薄膜; 硅烷偶联剂; 自交联中图分类号: TQ433. 4引言水性聚氨酯胶黏剂以其对各种薄膜广泛的适应性,胶膜优异的柔韧性,耐化学品性等特点而备受人们关注[1 -2]。

大多数水性聚氨酯胶膜遇水易溶胀,耐水性及耐热性不佳,限制了其使用场合[3 -4]。

提高聚氨酯的交联度是改善以上缺点的一个有效途径。

Lewandowski 等[5]向聚氨酯分子链中引入了硅烷衍生物,通过控制硅烷衍生物用量来控制交联结构的密度,适度的交联可以改善胶膜的耐水性和耐热性。

也有文献[6 -8]报导,将有机硅( 一般为端基或侧基带有活性基团的聚硅氧烷) 引入到聚氨酯分子链上可以有效地改善胶膜的耐水性和耐热性,但由于有机硅与聚氨酯相容性差,导致了胶膜力学性能的降低。

而使用小分子的硅烷偶联剂改性水性聚氨酯[9 -10]可以增加相容性,同时改善了聚氨酯胶膜的耐水性、耐热性。

此种交联体系在水性涂料以及双组分的水性胶黏剂中已经得到了广泛的应用[11]。

本文选用 3-氨基丙基三乙氧基硅烷( KH-550)对聚氨酯预聚体进行改性制备出单组份的水性聚氨酯乳液,将此体系引入到复合薄膜用胶黏剂领域。

水性聚氨酯制备使用的原材料和方法

水性聚氨酯制备使用的原材料和方法

水性聚氨酯制备使用的原料和方法作者:概述:一、水性聚氨酯制备用原料1. 低聚物多元醇水性聚氨酯胶粘剂制备中常用的低聚物多元醇一般以聚醚二醇、聚酯二醇居多,有时还使用聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等小品种低聚物多元醇。

聚醚型聚氨酯低温柔顺性好,耐水性较好,且常用的聚氧化丙烯二醇(PPG)的价格比聚酯二醇低,因此,我国的水性聚氨酯研制开发大多以聚氧化丙烯二醇为主要低聚物多元醇原料。

由聚四氢呋喃醚二醇制得的聚氨酯机械强度及耐水解性均较好,惟其价格较高,限制了它的广泛应用。

聚酯型聚氨酯强度高、粘接力好,但由于聚酯本身的耐水解性能比聚醚差,故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯,其贮存稳定期较短。

2. 异氰酸酯制备聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯有TDI、MDI等芳香族二异氰酸酯,以及IPDI、HDI、H12MDI等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。

由脂肪族或脂环族二异氰酸酯制成的聚氨酯,耐水解性比芳香族二异氰酸酯制成的聚氨酯好,因而水性聚氨酯产品的贮存稳定性好。

国外高品质的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂环族异氰酸酯原料制成,而我国受原料品种及价格的限制,大多数仅用TDI为二异氰酸酯原料。

多亚甲基多苯基多异氰酸酯一般用于制备乙烯基聚氨酯乳液和异氰酸酯乳液。

3. 扩链剂水性聚氨酯制备中常常使用扩链剂,其中可引入离子基团的亲水性扩链剂有多种,除了类特种扩链剂外,经常还使用1,4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇、乙二胺、二亚乙基三胺等扩链剂。

由于胺与异氰酸酯的反应活性比水高,可将二胺扩链剂混合于水中或制成酮亚胺,在乳化分散的同时进行扩链反应。

4. 水水是水性聚氨酯胶粘剂的主要介质,为了防止自来水中的Ca2+、Mg2+等杂质对阴离子型水性聚氨酯稳定性的影响,用于制备水性聚氨酯的水一般是蒸馏水或去离子水。

除了用作聚氨酯的溶剂或分散介质,水还是重要的反应性原料,合成水性聚氨酯目前以预聚体法为主,在聚氨酯预聚体分散与水的同时,水也参与扩链。

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水性聚氨酯胶黏剂成分检测聚氨酯(PU)胶黏剂是分子链中含有氨酯基(—NHCOO—)和/或异氰酸酯基(—NCO)类的胶黏剂[1]。

聚氨酯由于具有优良的弹性、耐低温性、耐磨、耐化学药品和对各种基材良好的黏附性等特点,使其广泛应用于涂料[2]、胶黏剂[3]、油墨[4]等领域。

以往在胶黏剂和涂料方面,溶剂型产品占较大比例。

但是溶剂型聚氨酯由于含有挥发性有机化合物而污染环境,使得其应用受到限制。

随着人们环保意识的加强,水性聚氨酯获得快速发展。

水性聚氨酯以水为溶剂,具有环境友好、无毒、不易燃等优点而被广泛用于环境友好型涂料和胶黏剂中,并显示出一系列优良的性质[5-7]。

水性聚氨酯虽然具有很多优良的性能,但是仍然有许多不足之处。

首先,水性聚氨酯乳液固含量低导致干燥成膜速度慢、自增稠性差、初黏力低等缺点;此外,水性聚氨酯乳液成膜后存在耐水性差、耐溶剂性不良、硬度低、表面光泽差、涂膜手感不佳等缺点。

由于水性聚氨酯存在这些缺点,因此需要对其改性。

国内外的改性方法主要有丙烯酸改性、环氧改性、有机硅有机氟改性、纳米材料改性、复合改性等。

近些年来,水性聚氨酯的改性研究主要向着超支化预聚体改性、纳米纤维素改性等方向发展。

1水性聚氨酯胶黏剂的分类和合成方法1.1水性聚氨酯胶黏剂的分类水性聚氨酯根据外观可分为乳液型聚氨酯、聚氨酯水分散液和水溶性聚氨酯。

按聚氨酯的异氰酸酯原料分,可以分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。

水性聚氨酯根据其主链或侧链是否含有离子基团而被分为阴离子型聚氨酯乳液[8]、阳离子型聚氨酯乳液[9]和非离子型聚氨酯乳液[10]。

1.2水性聚氨酯的合成方法水性聚氨酯的合成可以分为外乳化法和内乳化法。

外乳化法中分子链上引入含有少量不足以自乳化的亲水性链段或基团,或者完全不引入亲水性成分,要添加乳化剂并在强烈的搅拌下制成聚氨酯乳液或分散体。

内乳化法则是在聚氨酯分子中引入亲水基团或带有亲水基团的扩链剂(即内乳化剂),然后中和成盐,直接将其分散于水介质中,而无需乳化剂即可形成稳定的乳液。

内乳化法又可以分为预聚体法[11-12]、丙酮法[1 3]、熔融分散法、端基保护法[14]和酮亚胺-酮连氮法[15]。

其中预聚体法和丙酮法比较成熟。

2水性聚氨酯胶黏剂改性方法2.1丙烯酸酯改性丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法有以下5种:①PA与PU直接进行物理共混[16];②外加交联剂,形成聚氨酯-丙烯酸酯共混复合乳液[17];③以聚氨酯乳液为种子乳液,进行丙烯酸酯乳液聚合,形成具有核-壳结构的PUA复合乳液[18];④两种乳液以分子线度互相渗透,然后进行反应,形成高分子互穿网络的PUA 复合乳液[19];⑤接枝共聚[20]。

Lu等[21]先用甲苯二异氰酸酯与大豆油多元醇(SOL)加聚生成水性聚氨酯,再加入丙烯酸单体并用K2中心以化工行业技术需求和科技进步为导向,以资源整合、技术共享为基础,分析测试、技术咨询为载体,致力于搭建产研结合的桥梁。

以“专心、专业、专注“为宗旨,致力于实现研究和应用的对接,从而推动化工行业的发展。

S2O8作为引发剂的情况下进行乳液聚合,成功合成出聚氨酯/聚丙烯酸酯混合乳液。

乳液有很好的稳定性。

并通过傅里叶红外光谱仪、核磁共振仪、动态力学分析等方法研究了混合乳液薄膜的结构、热性能和力学性能。

结果表明,在乳液聚合时,通过接枝共聚将丙烯酸单体引入到水性聚氨酯网络结构中可以使混合乳液的热性能和力学性能得到显著的提高。

Athawale等[22]通过在水性聚氨酯分散相中加入丙烯酸单体混合,采用间歇乳液聚合法合成了水性聚氨酯/丙烯酸共聚乳液(PU/PA),并通过将两种乳液混合的方法制得水性聚氨酯/丙烯酸物理共混乳液。

讨论了合成PU/PA共聚乳液时,丙烯酸和聚氨酯的质量比与混合乳液的性能和其微观结构之间的关系。

并用傅里叶红外光谱和热重分析仪表征PU/PA共聚乳液和物理共混乳液。

结果表明:由于PU/PA共聚乳液的相容性要比物理共混乳液的好,使得PU/PA共聚乳液的化学性能和力学性能得到提高,并指出混合比为1∶1时共聚乳液的各项性能最佳。

刘敬松等[23]以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、聚酯二元醇(XH-111)、三羟甲基丙烷(TMP)、1,4-丁二醇(BDO)和丙烯酸羟乙酯(HEA)等为主要原料,制得HEA封端的水性聚氨酯乳液,再加入丙烯酸酯单体进行自由基聚合制备出丙烯酸酯改性的水性聚氨酯胶黏剂乳液。

结果表明,当w(—COO H)为1.48%~1.50%、w(PA)为30%、m(MA)∶m(BA)为4∶2时,改性水性聚氨酯胶黏剂的耐水性、耐热性和柔韧性优异,黏接强度可达5.9N/mm。

张静丽等[24]以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)为硬段,聚醚多元醇(N220)为软段,以丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)改性,制备了水性聚氨酯(PU)分散液,测定了水分散液及其膜的物理性能和力学性能。

结果表明,与未改性的PU水分散液相比,改性聚氨酯水分散液的粒径均有所增大,表面张力减小,力学性能和硬度提高。

HEMA的引入,形成了具有化学交联的核-壳互穿网络结构的聚合物,说明改性材料中分子链硬段与PA分子链具有较高的相容性。

丙烯酸酯具有优异的耐光性,耐紫外光照射,有较好的耐酸碱盐腐蚀,极好的柔韧性。

改性后的水性聚氨酯可以将聚氨酯较高的拉伸强度和抗冲强度、优异的耐磨性与丙烯酸酯树脂的耐光性、耐候性有机结合,并且改性后的水性聚氨酯成本下降。

因此丙烯酸酯改性水性聚氨酯被广泛应用于涂料、皮革涂饰剂、鞋用胶等行业。

2.2环氧树脂改性传统水性聚氨酯分子链中含有离子基团,并且分子链为线性结构,很少交联支化,导致胶膜的耐化学品性和耐水性不良[25]。

因此,可用环氧树脂对其进行改性。

环氧树脂改性水性聚氨酯的制备方法主要有两种:机械共混和共聚法。

共混法中环氧树脂与聚氨酯之间没有化学键的结合。

Fu等[26]以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、二羟甲基丙酸、1,4-丁二醇为主要原料,用环氧树脂改性合成了环氧改性水性聚氨酯乳液。

实验结果表明,当环氧E20含量为8%时,改性后的PU具有更好的性能,由此环氧改性水性聚氨酯乳液制得的胶黏剂用于汽车内饰胶时展现出良好的黏结性能。

中心以化工行业技术需求和科技进步为导向,以资源整合、技术共享为基础,分析测试、技术咨询为载体,致力于搭建产研结合的桥梁。

以“专心、专业、专注“为宗旨,致力于实现研究和应用的对接,从而推动化工行业的发展。

Wen等[27]通过先合成NCO基被封端的聚氨酯预聚体,然后加入环氧树脂进行共聚,成功合成出具有核壳结构的交联聚氨酯/环氧树脂共聚乳液。

讨论了扩链剂的种类、环氧树脂的种类、加入量和加入方式对胶膜力学性能和在水、甲苯中的膨胀性的影响。

实验结果表明:与使用三乙醇胺作为扩链剂而制得的乳液相比,使用二乙烯三胺或乙二胺制得的样品有很好的稳定性、耐化学性和高的机械强度。

随着环氧树脂含量的增加(最多可增至20%),胶膜的模量和耐水性也随之增加。

当NH/NCO=1∶1时胶膜性能最好。

进行扩链反应的最佳温度大约在80℃。

共聚乳液至少能够储存6个月而不变性。

戴震等[28]以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(N210)、二羟甲基丙酸(DMPA)、一缩二乙二醇(DEG)和环氧树脂E-51为基本原料,合成了环氧改性的水性聚氨酯乳液。

实验研究结果表明:随着环氧树脂E-51添加量增加,胶膜拉伸强度、耐水性、耐热性和阻燃性逐渐提高,胶膜断裂伸长率和乳液的稳定性则随之降低。

当环氧E-51含量为6%时综合性能较好。

以上可以看出,环氧树脂改性后的水性聚氨酯将环氧树脂的许多优良的性能,如易固化、力学强度高、黏附力强、成型收缩率低、化学稳定性好、电绝缘性好、成本低、高强度和热稳定性好等,很好地与水性聚氨酯结合。

因此,用来改性水性聚氨酯可以提高其涂膜的力学性能、耐热性、耐水性和耐溶剂性。

2.3有机氟改性由于氟原子半径小、电负性强、碳氟键键能高,在聚合物分子主链上引入含氟烷基侧链制备的含氟聚合物乳液,其乳胶膜在保持原有的本体特性基础上,具备了突出的表面性能[29]。

由于含氟侧链取向朝外并且定向排列,对主链和内部分子可形成屏蔽保护,有效提高了聚合物涂层的的低表面能性、润滑性、耐化学品性以及疏水疏油、抗沾污性和良好的生物相容性[30]。

Jiang等[31]先以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、聚乙二醇(PEG)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为原料合成聚氨酯预聚体,然后再以K2S2O8作为引发剂,加入丙烯酸六氟丁酯(HFBA)进行共聚,合成出有机氟改性聚氨酯共聚乳液(FPUL)。

分别运用动态光散射仪、Zeta电位分析仪、透射电镜、接触角测量仪研究了改性聚氨酯乳液的粒径、Zeta电位、微形貌和表面性能。

实验结果表明:有机氟改性聚氨酯共聚乳液的粒径随组成的改变变化不大。

另外,FPUL粒子具有核壳结构,特别是当氟含量为26.08%时核壳结构更加明显。

当形成胶膜时,虽然含氟基团被聚氨酯乳胶粒子所包围,但仍然可明显观察到含氟基团迁向胶膜表面而富集。

类似的研究工作如Li等[32]的报道。

Turri等[33]以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和全氟聚醚ZDOL[分子式HOCH2CF 2(OCF2CF2)p(OCF2)qOCF2CH2OH]为原料,二月桂酸二丁基锡(BDTDL)为催化剂,乙二胺(EDA)为扩链剂,合成了有机氟改性水性聚氨酯乳液。

实验结果表明:改性后的乳液表面张力为16~17mN/m,而未改性乳液的表面张力为59~61.5mN/m。

改性后胶膜的润湿性、耐化学性等表面性能得到很大提高。

经过有机氟改性后的水性聚氨酯,氟原子在成膜过程中迁移到胶膜的表面,从而使得胶膜的表面能显著降低,胶膜的耐水性和耐化学品性得到提高。

因此有机氟改性后的水性聚氨酯具有很好的表面性能,被广泛用作皮革与织物的防水透湿涂层剂。

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2.4有机硅改性有机硅聚合物最显著的特点是耐氧化性和低表面能,即耐候性好并能产生优良的疏水性。

用有机硅改性可以弥补水性聚氨酯耐水解性稍差的缺陷,使改性水性聚氨酯表现出良好的憎水性、表面富集性、低温柔顺性、生物稳定性。

有机硅改性水性聚氨酯主要有共混改性和共聚改性两种方法。

共混改性是通过水性聚氨酯和有机硅乳液物理混合来实现的;而共聚改性是通过两端带有反应性官能团的聚硅氧烷低聚物,如氨基硅油、羟基硅油、氨基或烷氧基端封的硅烷偶联剂等,与多异氰酸酯经逐步加成、聚合而制得嵌段共聚物。

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