内交联型改性水性聚氨酯乳液的制备及性能研究
水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究
水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究摘要：水性聚氨酯（PU）乳液是一种广泛应用于涂料、胶粘剂、纺织品、皮革等领域的材料。
然而，由于其机械性能、耐久性和稳定性方面的局限性，对PU的改性研究成为目前研究的热点之一。
本文以聚醚型水性PU乳液为基础，通过丙烯酸酯的引入，制备了一种新型的聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液，并对其性能进行了改性研究。
一、引言水性PU乳液具有优异的物理和化学性能，但其力学性能和耐久性方面还有待改善。
丙烯酸酯（AC）是一种具有良好耐候性和耐磨性的聚合物，将AC引入PU乳液中可以显著改善其力学性能和耐久性。
二、实验方法1. 制备聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液通过改变聚醚多元醇/二异氰酸酯（IPDI）的配比、丙烯酸酯的引入量以及反应温度和时间等条件，制备了一系列聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液。
2. 表征方法使用红外光谱（FTIR）、动态力学热分析（DMA）、扫描电子显微镜（SEM）等技术对制备的复合乳液进行表征。
3. 性能测试对复合乳液进行力学性能、耐久性和稳定性等性能测试，比较原有PU乳液和复合乳液的差异。
三、结果与讨论1. FTIR分析结果表明，丙烯酸酯成功引入到PU乳液中。
2. DMA测试结果显示，引入丙烯酸酯后，复合乳液的玻璃化温度和弹性模量显著提高，表明其力学性能得到了改善。
3. SEM图像显示，复合乳液中的丙烯酸酯形成了均匀分散的微观颗粒，有助于提高涂膜的物理强度和粘附性能。
4. 力学性能测试结果表明，复合乳液的抗张强度、弹性模量和断裂伸长率都有明显的增加。
5. 耐久性测试结果表明，复合乳液具有更好的耐候性和耐磨性。
6. 稳定性测试结果表明，复合乳液具有良好的贮存稳定性，不易发生乳化分离现象。
四、结论通过将丙烯酸酯引入水性PU乳液中，制备了一种新型的聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液。
通过对其性能进行测试与分析，发现复合乳液具有优异的力学性能、耐久性和稳定性。
水性聚氨酯导热复合材料的制备及性能研究
水性聚氨酯导热复合材料的制备及性能研究摘要：水性聚氨酯(WPU)利用水作为分散介质，具有柔韧性、粘附性、低污染、抗磨损性、无毒性和环境保护等优点，可应用于橡胶、涂料、纺织品合成革等诸多领域。
但是，由于WPU缺乏稳定的交联键，导致其耐溶剂性差、电性能和热学性能不佳等，使其应用领域受到限制。
因此，有多种方法可以提高WPU的性能。
一种常见的方法是添加交联剂制备紫外线固化的WPU；另一种方法是通过将碳纳米管、粘土或图形等无机填充材料引入WPU，生产有机和无机混合物。
基于此，本篇文章对水性聚氨酯导热复合材料的制备及性能进行研究，以供参考。
关键词：水性聚氨酯导热复合材料；制备；性能引言随着电子科学技术的发展，微型集成电路和电子元器件逐渐向高性能化、智能化方向发展，工作频率急剧升高，容易造成微型集成电路和电子元器件温度升高，由于在封闭空间内，电子元器件及配件使用可靠性将受到极大的影响。
聚合物作为微型集成电路和电子元器件热界面材料研究由来已久，但导热性能较差，需要添加高导热填料提高其导热率以达到使用要求。
但是，填料的添加会使高分子复合材料的机械性能、耐水性降低。
因此，对聚合物进行改性时，选择合适的填料以及适当的填充量显得尤为关键。
1原料、试剂与仪器深圳吉田化工有限公司工业级水性聚氨酯1926(WPU)；炭黑(CB，40B2，125平方米/克，平均粒径23nm，pH 8)，o ' brien hanhua关键词硅烷代理协理KH550、AR、山东友苏华公科技有限公司；聚氨酯加厚(612)，三晋化工有限公司；无水乙醇、空气、天津富馀精细化工有限公司；去离子水里，自己去做。
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水性环氧聚氨酯乳液的制备及性能研究
３ ８
邓朝霞： 水性环氧聚氨酯乳液的制备及性能研究
绝 缘材 料 ２ ０ １ ３ ， ４ ６ （ ２ ）
水性环氧 聚氨 酯乳液 的制备及性能研 究
邓朝霞
水性聚氨酯乳液的制备与性能研究
芭 ＊
量
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表 １ ＮＣ 含 量 随 时 间 的变 化 Ｏ
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图 ３ ＮＣ Ｏ Ｏ／ Ｈ对 断裂伸 长率 的影响
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表２ Ｈ值为７ 时Ｄ Ａ含量对体系黏 为ｐ ～８ ＭＰ
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… 。
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到拉伸强度随着 Ｒ值的增大而增大 ， 因为 Ｒ值越
水性聚氨酯的制备及改性方法
聚氨基甲酸酯（polyurethane），简称聚氨酯（PU），是分子结构中含有重复氨基甲酸酯（-NHCOO-）结构的高分子材料的总称。
聚氨酯一般由二异氰酸酯和二元醇或多元醇为基本原料经加聚反应而成，根据原料的官能团数不同，可制成线形或体形结构的聚合物，其性能也有差异。
聚氨酯具有良好的力学性能、粘结性能及耐磨性等，在各领域得到了广发应用。
由于溶剂型聚氨酯的溶剂为有机物，具有挥发性，不仅污染环境，而且对人体有害。
在人们日益重视环境保护的今天以及环保法规的确立，溶剂型涂料中的有机化合物的排放量受到了严格的控制，因此，开发污染小的水性涂料已成为研究的主要方向。
水性聚氨酯（WPU）具有优异的物理机械性能，其不含或含有少量可挥发性有机物，生产施工安全，对环境及人体基本无害，符合环保要求。
其生产方法分为外乳化法和内乳化法，外乳化法又称强制乳化法，由使用这种方法得到的乳液稳定性较差，所以使用较少。
目前使用较多的是内乳化法，也称自乳化法，即在聚氨酯分子链上引入一些亲水性基团，使聚氨酯分子具有一定的亲水性，然后在高速分散下，凭借这些亲水基团使其自发地分散于水中，从而得到WPU。
然而，亲水基团的引入在提高聚氨酯亲水性的同时却降低了它的耐水性和拒油性。
为了改善其耐水性和拒油性，通常是将强疏水性链段引入聚氨酯结构之中。
有机硅、有机氟由于其表面能低和热稳定性好受到人们的重视，已经得到了广泛应用。
同时利用纳米材料来提高涂膜的光学、热学和力学性能。
纳米改性WPU 完美地结合了无机物的刚性、尺寸稳定性、热稳定性及WPU的韧性、易加工性，纳米改性WPU为涂料向高性能化和多功能化提供了崭新的手段和途径，是最有前途的现代涂料研究品种之一。
[1]1.2 水性聚氨酯的基本特征及发展历史1937年德国的Otto Bayer博士首次将异氰酸酯用于聚氨酯的合成。
直到1943年德国科学家Schlack在乳化剂或保护胶体存在的情况下，将二异氰酸酯在水中乳化并在强烈搅拌下加入二胺，首次成功制备了水性聚氨酯。
水性聚氨酯合成、改性及应用前景
水性聚氨酯合成、改性及应用前景摘要：随着水性聚氨酯合成与改性工艺的不断进步，水性聚氨酯的应用也得到了极大地提升，反过来由于水性聚氨酯涂料的优异性能以及其极好的应用前景近些年来有关于水性聚氨酯的合成与改性研究也是如火如荼。
本文主要介绍了水性聚氨酯涂料的合成方法，综述了水性聚氨酯的改性方法，包括丙烯酸酯改性、环氧树脂改性、有机硅改性、纳米材料改性和复合改性，并对水性聚氨酯涂料的发展进行了展望。
关键字：水性聚氨酯；合成；改性；丙烯酸酯；有机硅。
水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。
水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。
水性聚氨酯可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂。
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。
如耐水性差、耐溶剂性不良、硬度低、表面光泽差等缺点，由于水性聚氨酯的这些缺点，我们需要对其进行改性，目前常见的改性方法有丙烯酸酯改性、环氧树脂改性、有机硅改性、纳米材料改性和复合改性等，本文将对水性聚氨酯的合成与改性进行阐述。
一、水性聚氨酯的合成水性聚氨酯的制备可采用外乳化法和自乳化法。
目前水性聚氨酯的制备和研究主要以自乳化法为主。
自乳化型水性聚氨酯的常规合成工艺包括溶剂法(丙酮法)、预聚体法、熔融分散法、酮亚胺等。
丙酮法是先制得含端基的高粘度预聚体，加入丙酮、丁酮或四氢呋喃等低沸点、与水互溶、易于回收的溶剂，以降低粘度，增加分散性，同时充当油性基和水性基的媒介。
反应过程可根据情况来确定加入溶剂的量，然后用亲水单体进行扩链，在高速搅拌下加入水中，通过强力剪切作用使之分散于水中，乳化后减压蒸馏回收溶剂，即可制得PU 水分散体系。
反应的整个过程中，关键的是加入丙酮等溶剂以达到降低体系粘度的目的。
由于丙酮对PU 的合成反应表现为惰性，与水可混溶且沸点低，因此在此法中多用丙酮作溶剂，故名“丙酮法”。
水性聚氨酯及其改性方法
随着各国环保法规的确立和环保意识的增强，传统的溶剂型涂料中的挥发性有机化合物（VOC）的排放越来越受到限制。
因此，开发低污染环保型的水性涂料、粉末涂料、高固含量涂料和光固化涂料已成为开发的主要方向。
水性聚氨酯（PU）涂料具有良好的物理机械性能和优良的耐寒性。
但是，由于单一PU乳液存在自增稠性差，固含量低，乳胶膜的耐水性差，光泽性较差，机械强度不及丙烯酸树脂，且成本较高等缺陷，其应用受到一定的限制。
而聚丙烯酸酯（PA）乳液具有较好的耐水性、物理机械性能和耐候性能，故PU和PA在性能上具有互补性。
所以将聚氨酯乳液与聚丙烯酸酯乳液复合制备水性聚氨酯一聚丙烯酸酯（PUA）复合乳液，兼有聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液的优良特性，成本较低，具有较好的应用前景。
利用有机硅和有机氟对水性聚氨酯进行改性，将各自优点融合起来，突出了环保和高效的特点，获得了更优的特性，因而得到人们的广泛关注与快速发展。
有机硅材料具有耐高低温、耐老化、耐臭氧、电绝缘耐燃、无毒、无腐蚀和生理惰性等优异性能，因而是聚氨酯改性产品的理想材料。
另外，由于氟原子半径小，电负性强、碳氟键键能高，因此赋予了氟涂料极好的利紫外线和核辐射性、柔韧性，优良耐磨性，低表面能，高抗张强度，高电阻率和高耐候性，含氟的聚氨酯树脂涂料就是一种可常温固化的具优异性能的涂料品种。
1.2 水性聚氨酯概述聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。
凡是在高分子主链上含有许多重复的-NHCOO-基团的高分子化合物通称为聚氨基甲酸酯（Ployurethnae，简称PU）。
通常所说的聚氨酯系由二元或多元有机异氰酸酯与二元或多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互反应而得的，其大分子主链是由玻璃化温度低于室温的柔性链段和玻璃化温度高于室温的刚性链段嵌段而成的依据聚氨酯材料的本身结构，可以分为体形与线形，一般由于所用原料官能团数目的不同，可以合成体形或线形结构的高分子，如当有机异氰酸酯和多元醇化合物均为二官能团时，即可得到线形结构得高聚物，若其中之一种或两种，部分或全部具有三个及三个以上官能团时则得到体形结构的聚合物，由于聚合物的结构不同，性能也不一样，利用这些性质，聚氨酯类聚合物可以用在橡胶、塑料、纤维、涂料、猫合剂、皮革、染整纺织等方面[1]。
内交联型水性聚氨酯的合成及其性能研究
中图分类号：Ｔ ５ ．７ Ｕ ６１ ６
文献标识码 ：Ｂ
文章编号：１０ —６ ２２０ ）６００ —３ ０ ４１ ７ （０ ６０ —０ ７０
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１３性 能 测 试 ．
红 外光 谱 将乳液 倒 入塑 料模 板 内， 延 成膜。 流 室温干 燥 ２ ｈ后 ，在 ６ ￣ 燥 ４ｈ ４ ０Ｃ干 ，制 得 薄膜 ， 用 红 外 光谱仪 进 行测试 。 力学性 能： 将样 品制 成 ２ ｍｍＸ Ｏ ０ ８ｍｍｘ ｎ ｎ的 Ｉｕ 试样 ，室温 干燥 ２ ，６ ￣ ４ｈ ０Ｃ干燥 ４ｈ ，在 万能性 能 测 试机 上 测试 。拉 伸速 度 １０ｍｍ ｍｉ。 ０ ／ ｎ 异 氰酸 根 含 量 的测 定 ： 以 甲苯 为 溶 剂 溶 解试
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内交联型改性水性聚氨酯乳液的制备及性能研究20世纪80年代国内已实现水性聚氨酯的工业化生产,但时隔30年,水性聚氨酯年产量仅占聚氨酯行业的2%。
水性聚氨酯虽具有低挥发性有机物的优势,符合当代人们所追求的环保健康理念,但传统型水性聚氨酯存在的耐水性、耐热性差等弊端无法忽视,这些因素也是水性聚氨酯在推广应用中所遇到的主要阻碍。
本文针对水性聚氨酯乳液的这些弊端做了一些改性研究,制备得到一系列内交联型水性聚氨酯乳液,具体工作如下:以聚酯多元醇（PE3020）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、二羟甲基丙酸（DMPA）为主要原料,以马来酸酐改性蓖麻油合成的含碳碳双键的三羧基蓖麻油（MACO）为交联改性剂,采用预聚体法合成了改性蓖麻油水性聚氨酯乳液（MACO-WPU）。
采用FT-IR、TG、SEM、XRD、万能材料试验机及激光粒度分析仪等分析手段对MACO-WPU乳液及胶膜进行表征,考察了R 值、DMPA含量及MACO含量对MACO-WPU乳液稳定性、粒径及胶膜的热稳定性、耐水性、力学性能等影响。
研究表明:MACO用量从0增长到3%时,WPU胶膜拉伸强度由2.43 Mpa提高到13.15 Mpa,增长了4.41倍,断裂伸长率由537%降低到195%,吸水率由15.32%降低至6.77%,热稳定性均有提高,结晶度亦明显下降。
所以,当R值=1.2、w（DMPA）=5%、w（MACO）=3%时可获得乳液稳定、胶膜完整且耐水性、力学性能优异的产品。
以聚酯多元醇（PE3020）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、二羟甲基丙酸（DMPA）为主要原料,以呋喃树脂（HK-6）为交联剂,将呋喃树脂链段引入聚氨酯预聚体中,合成呋喃树脂改性水性聚氨酯乳液,再采用超声法将无机纳米SiO<sub>2</sub>均匀分散到HK-WPU体系中,合成了SiO<sub>2</sub>/HK-6 WPU复合乳液。
采用
FT-IR、TG、SEM、XRD、万能材料试验机及接触角测试仪等分析手段对
SiO<sub>2</sub>/HK-6 WPU复合乳液及其胶膜进行表征,考察了HK-6、
SiO<sub>2</sub>的含量对该复合乳液及胶膜的热稳定性、耐水性、力学性能和乳液粒径等的影响。
结果表明:当HK-6、纳米SiO<sub>2</sub>含量分别为6%、1.5%
时,SiO<sub>2</sub>/HK-6 WPU胶膜比未改性WPU的水接触角增大了45%,比HK-6改性WPU胶膜的水接触角增大了45%,表明呋喃环间的交联提高了聚氨酯链段间
的交联密度,使改性后胶膜的耐水性明显增强,且使胶膜的力学性能和热稳定性
有所增强。
以聚酯多元醇（PE3020）,六亚甲基二异氰酸酯（HDI）,二羟甲基丙酸（DMPA）为原料,环氧树脂（E51）、氨基硅烷偶联剂（KH550）为改性剂,采用预聚体法合成了KH550/E51-WPU;然后以三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）、丙烯酸六氟丁酯（HFA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）为单体,加入上述合成的改性水性聚氨酯复合乳液中,以偶氮二异丁氰（AIBN）为引发剂,采用自由基溶液聚合和半连续滴加的方式制得含氟丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液。
采用FT-IR、TG、SEM、XRD、万能材料试验等对合成乳液及胶膜进行了表征分析。
考察了E51含量、KH550含量对改性水性聚氨酯乳液及其胶膜性能的影响,TMPTMA/HFA/MMA三种单体配比对含氟丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液及其胶
膜性能的影响。
研究结果表明:最佳配比时E-51和KH550的接枝使WPU胶膜的拉伸强度较未改性WPU增长了2倍多,TG、XRD的测试表明KH550/E51-WPU、WPUA的热稳定性
提高、结晶性能降低。
WPUA中因交联密度增大比未改性WPU的拉伸强度增强了5倍多,且有含氟支链分散在聚合物表面使WPUA胶膜的表面能增强,水接触角达到
99.5°,疏水性明显提高。