含芴基水性聚氨酯的制备及其性能研究

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26455442_含芴基水性聚氨酯的制备及其性能研究

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·芴基水性聚氨酯·含芴基水性聚氨酯的制备及其性能研究赵艳娜薛瑜瑜张婷牛育华(陕西科技大学陕西省轻化工助剂重点实验室,陕西西安,710021)摘要:以聚己内酯二元醇(PCL2000)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI )为原料,二羟甲基丙酸(DMPA )为亲水扩链剂,制备水性聚氨酯预聚体,分别选择双酚芴(BPFL )和自制9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴进行改性,得到改性水性聚氨酯(WPUS 和GWPUS )乳液。

对水性聚氨酯胶膜进行了结构表征与性能测试。

结果表明,与水性聚氨酯(WPU )相比,WPUS 和GWPUS 胶膜的最大拉伸强度分别为42.54MPa 、32.82MPa ,最大断裂伸长率分别为711.83%,586.95%;吸水率分别降低了32.58%、45.81%。

当胶膜分解90%时,WPUS 和GWPUS 胶膜的分解温度比WPU 胶膜分解温度分别提高了33.16%和54.38%。

对纸张进行表面施胶,相对于WPU 纸,未老化WPUS 纸和GWPUS 纸的耐折度分别提高了37次和41次,老化后分别提高了14次和19次;未老化WPUS 纸和GWPUS 纸的抗张强度分别提高了33.57%、40.82%,老化后WPUS 纸和GWPUS 纸的抗张强度分别提高了24.20%、33.24%。

关键词:双酚芴;9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴;水性聚氨酯;耐热性能;力学性能中图分类号:TS727+.5;TQ314.2文献标识码:ADOI :10.11980/j.issn.0254-508X.2022.02.007Preparation and Properties of Waterborne Polyurethane Containing FluorenylZHAO Yanna *XUE Yuyu ZHANG Ting NIU Yuhua(Shaanxi Key Lab of Chemical Additives for Industry ,Shaanxi University of Science &Technology ,Xi ’an ,Shaanxi Province ,710021)(*E -mail :35765813@ )Abstract :The modified waterborne polyurethane emulsions (WPUS and GWPUS )were prepared by modifying the waterborne polyurethane pre -polymers which were synthesized with poly (caprolactone glycol )(PCL2000)and isophorone diisocyanate (IPDI )as raw materials ,dihy⁃droxy methyl propionic acid (DMPA )as hydrophilic chain extender ,and bisphenol fluorine (BPFL )and self -made 9,9-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl ]fluorine as modifiers ,respectively.The structure and properties of the waterborne polyurethane film were characterized.The results shown that compared with WPU ,the maximum tensile strength of WPUS and GWPUS films were 42.54MPa and 32.82MPa ,the maximumelongation at break were 711.83%and 586.95%,and water resistance increased by 32.58%and 45.81%,respectively.When the film was90%decomposed ,compared with WPU film ,the decomposition temperature of WPUS and GWPUS film increased by 33.16%and54.38%,respectively.After surface sizing ,compared with WPU paper ,the folding endurance of unaged WPUS and GWPUS papers in⁃creased by 37and 41times while that of the aged counterparts increased by 14and 19times ;the tensile strength of unaged WPUS and GW⁃PUS papers increased by 33.57%and 40.82%,while that of the aged counterparts increased by 24.20%and 33.24%.Key words :bisphenol fluorene ;9,9-bis [4-(2-hydroxyethoxy)phenyl ]fluorene ;waterborne polyurethane ;heat resistance ;mechanicalproperties水性聚氨酯(WPU )除具有软硬度可调、柔韧性好、黏结强度大等优良性能外,还具有环保的优点[1],在涂层、涂料和黏合剂等领域获得广泛应用[2-4]。

含氟水性聚氨酯的制备及其性能研究

含氟水性聚氨酯的制备及其性能研究

含氟水性聚氨酯的制备及其性能研究含氟水性聚氨酯已广泛应用在各种工业和消费品中,是一种具有优异性能的复合材料。

随着环境保护意识的提高,含氟水性聚氨酯已被越来越多的人所重视。

因此,研究含氟水性聚氨酯的制备方法及其性能,对于进一步发展氟类聚氨酯有着重要意义。

一、含氟水性聚氨酯的制备1.1成路线含氟水性聚氨酯可以通过不同的合成路线进行制备。

其中,最常用的制备方法是通过氟烷氯化反应将氟烷转化为氯氟烷,再将氯氟烷与氨基醇或醇醚反应制备出含氟水性聚氨酯。

1.2成反应条件由于氯氟烷反应活性较强,通常要在酸性环境中进行反应。

一般情况下,加入一定量的氢氧化钾或其他碱性物质,可以有效降低反应活性。

除此之外,反应温度也是影响合成效果的重要因素,一般在25℃~35℃范围内反应,反应温度过高会加速氯氟烷氰基反应及聚合反应,从而影响其最终性能。

二、含氟水性聚氨酯的性能2.1磨性含氟水性聚氨酯具有良好的耐磨性能,这主要得益于其自身的结构,氟烷在反应中形成的三维网络结构,可以有效阻止污染物和水分子被压缩,从而提高耐磨性。

2.2腐蚀性含氟水性聚氨酯具有优异的耐腐蚀性,可以防止腐蚀介质的侵蚀,特别是对抗各种有机酸、氢氧化物等有机溶剂具有很好的抗腐蚀性能。

2.3渗性含氟水性聚氨酯表面呈现乳白质质感,粘着性较差,具有较好的抗渗性和抗湿性,因此,可用于制备一些水性产品,如涂料、滑油、清洁剂等。

三、总结从上述分析可以得出,含氟水性聚氨酯具有良好的耐磨、耐腐蚀以及抗渗性等特性,在工业和消费品中具有广泛的应用前景。

因此,继续研究含氟水性聚氨酯的制备过程,以及改善其性能,是未来研究人员需要继续努力的重点。

含氟水性聚氨酯的制备及性能研究

含氟水性聚氨酯的制备及性能研究

含氟水性聚氨酯的制备及性能研究∗强涛涛;唐华;任龙芳【摘要】A novel fluorinated polyurethane (FWPU)was synthesized in which isophorone diisocyanate (IPDI) and polyethylene tetrahydrofuran (PTMEG,Mn=2 000)were as raw material,dihydroxy methyl propionic acid (DMPA)was as hydrophilic monomer and fluoride glycol (Rf(OH)2 )was as the modifier.The influences of the Rf(OH)2 content on the properties of polyurethanes were studied.The water contact angle was increased from 80.72°to 99.35°with the increase of Rf(OH)2 groups.Water absorption w as reduced by 6.6%.Particle size distribution (PSD)analysis indicated that the particle size of FWPU films first increased then decreasesd.When the content of Rf(OH)2 was 3.0wt%,the particle size is 147 nm.XRD,AFM and DSC were used for character-ization of the FWPU films to verify the results.Showed that multiphase structure existed in the fluorinated pol-yurethane,the thermal stability and crystallinity of fluorinated polyurethane glue film was increased.%为提高水性聚氨酯薄膜的耐水性能,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚四氢呋喃(Mn=2000)为主要原料,含氟二元醇Rf(OH)2为改性剂,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水单体,合成含氟水性聚氨酯.探讨了改性剂Rf(OH)2用量对聚氨酯乳液及涂膜性能的影响.并采用红外光谱(FT-IR),差示扫描量热(DSC),X 射线(XRD)及原子力显微镜(AFM)分析研究了聚合体系的结构及性能.结果表明,随着 Rf(O H )2用量增加,胶膜水接触角由80.72°增加至99.35°,吸水率降低了6.6%,耐水性得到明显改善;乳液粒径先增加后减小,当 Rf(OH)2用量为3%时,乳液粒径最大,达到147 nm.XRD、AFM及 DSC 测试表明,胶膜的结晶度增加,结晶形式发生了微小程度的转变;聚合物存在不均匀的多相结构;改性后胶膜耐热性得以提高.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2016(047)009【总页数】5页(P9128-9131,9137)【关键词】有机氟;改性;水性聚氨酯;含氟水性聚氨酯;耐水性【作者】强涛涛;唐华;任龙芳【作者单位】陕西科技大学轻工科学与工程学院,合成革与绿色化学品研究所,西安 710021;陕西科技大学轻工科学与工程学院,合成革与绿色化学品研究所,西安 710021;陕西科技大学轻工科学与工程学院,合成革与绿色化学品研究所,西安 710021【正文语种】中文【中图分类】TQ323水性聚氨酯(WPU)是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系,凭借其节能环保及分子结构可设计性好等优点,已广泛应用于涂料、胶黏剂、纺织、皮革涂饰剂等领域。

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

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。

nicoletis 5 fourier红外线光谱仪,satsuma shields technology,美利坚合众国;MAIA3XMH扫描电子显微镜,泰斯肯(中国)有限公司;PYris603190148美国PE公司重型医疗分析员;上海市第六计量厂高强度数字pc 68nanozs 90英国马尔文仪器有限公司绘制激光粒度;em 24501通用试验机,深圳泰瑟枪仪器设备有限公司;Z3003D打印机,北京惠天威科技有限公司。

水性聚氨酯研究报告

水性聚氨酯研究报告

水性聚氨酯研究报告引言水性聚氨酯(waterborne polyurethane,简称WPU)是一类具有良好环保性能的高分子材料,在涂料、胶黏剂、弹性体等领域具有广泛的应用。

本报告旨在介绍水性聚氨酯的研究进展、制备方法、特性以及应用前景,促进对水性聚氨酯的进一步研究和开发。

1. 水性聚氨酯的制备方法水性聚氨酯的制备方法主要包括亲水基团引入法、无溶剂法和乳液聚合法等。

其中,乳液聚合法是目前较为常用的方法,具体流程如下: 1. 选择合适的聚醚多元醇和二元异氰酸酯作为主要原料。

2. 在适当的温度和条件下,将聚醚多元醇和二元异氰酸酯进行预聚合反应,形成醇胺预聚体。

3. 将醇胺预聚体与水相稳定体系(包括乳化剂和乳化助剂)进行乳化,得到水性聚氨酯乳液。

4. 进行乳液的脱溶剂化,其中常用的方法有真空蒸馏法、半透膜脱溶法等。

2. 水性聚氨酯的特性水性聚氨酯具有以下几个显著特性: - 环保性:相对于传统的溶剂型聚氨酯,水性聚氨酯具有低挥发性,减少了有机溶剂的使用,符合环保要求。

- 优异的物理性能:水性聚氨酯具有良好的柔韧性、强度和耐候性等物理性能。

- 良好的附着力:水性聚氨酯能够与不同类型的基材形成牢固的结合,提供优异的附着力。

- 调控性能:水性聚氨酯可以通过调整主链结构、交联机理和配方等方式,实现对其性能的调控。

3. 水性聚氨酯在涂料领域的应用水性聚氨酯在涂料领域具有广泛的应用前景,主要体现在以下几个方面: 1. 家具涂料:水性聚氨酯具有优良的耐刮擦性、耐磨损性和耐化学药品腐蚀性,适用于家具表面的涂装。

2. 木器涂料:水性聚氨酯可用于室内外木器的装饰和保护,具有优异的抗紫外线性能和耐候性能。

3. 金属涂料:水性聚氨酯具有优异的耐蚀性和防锈性能,适用于金属表面的防腐涂料。

4. 汽车涂料:水性聚氨酯可以作为汽车涂料的基材,具有良好的附着力、耐候性和耐化学腐蚀性。

4. 水性聚氨酯在胶黏剂领域的应用水性聚氨酯在胶黏剂领域也具有广泛的应用前景,如下所示: 1. 木工胶:水性聚氨酯胶黏剂用于木工胶可以提供优良的粘接强度和耐候性。

人人图书馆_含氟水性聚氨酯制备工艺概述及其研究进展

人人图书馆_含氟水性聚氨酯制备工艺概述及其研究进展

含氟水性聚氨酯制备工艺概述及其研究进展蒋蓓蓓,杨建军,吴庆云,张建安,吴明元(安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230039) 摘 要:含氟聚氨酯(F P U )材料因氟碳类化合物的低表面能特性而成为一类新型高分子功能材料。

氟的引入可大幅度改善涂膜的表面性能,提升涂膜的品质,弥补原有聚氨酯材料在涂膜性能方面的不足。

重点阐述了含氟水性聚氨酯的制备工艺,以有机含氟官能团作为含氟改性剂制备含氟水性聚氨酯,概述了近年来国内外在制备含氟水性聚氨酯中所采用的改性方法和主要的表征手段,综合比较了各种制备方法在工艺上的异同之处以及改性产物的优缺点,并对水性聚氨酯氟化研究的广阔前景进行了展望。

关键词:水性聚氨酯;含氟聚合物;制备工艺;改性中图分类号:T Q 630.6 文献标识码:A 文章编号:0253-4312(2011)01-0076-04S u m m a r y a n dP r o g r e s s o f P r e p a r a t i o n T e c h n o l o g yo f Wa t e r b o r n e F l u o r i n a t e dP o l y u r e t h a n eJ i a n g B e i b e i ,Y a n g J i a n j u n ,W u Q i n g y u n ,Z h a n g J i a n a n ,W u M i n g y u a n(S c h o o l o f C h e m i s t r ya n dC h e m i c a l E n g i n e e r i n ga n d T h e K e y L a b o r a t o r y o f E n v i r o n m e n t -F r i e n g d l yP o l y m e r M a t e r i a l s o f A n h u i U n i v e r s i t y ,H e f e i 230039,C h i n a ) A b s t r a c t :F l u o r i n a t e d p o l y u r e t h a n e m a t e r i a l h a s b e e n a n o v e l k i n d o f f u n c t i o n a l p o l y m e r m a t e r i a l d u e t ot h e l o ws u r f a c ee n e r g yo f f l u o r o c a r b o nc o m p o u n d .T h es u r f a c ep e r f o r m a n c ec a nb ei m p r o v e db yf l u o r i n e g r o u p s ,l e a d i n g t o e n h a n c e f i l m q u a l i t y a n d c o v e r t h e s h o r t a g e o f w a t e r b o r n e p o l y u r e t h a n e .T h i s a r t i c l e f o -c u s e d o n t h e p r e p a r a t i o n t e c h n o l o g y o f w a t e r b o r n e f l u o r i n a t e d p o l y u r e t h a n e b y u s e o f F -c o n t a i n i n g g r o u p a sm o d i f i e r .M o s t o f t h e m o d i f i c a t i o n t e c h n o l o g i e s a n d c h a r a c t e r i z a t i o n m e t h o d s a t h o m e a n d a b r o a d w e r e s u m -m a r i z e d .T h e s i m i l a r i t y a n d d i f f e r e n c e s i n p r e p a r a t i o nt e c h n o l o g i e s a n dp r o d u c t s v a r i a t i o n s w e r e c o m p a r e d .T h e w i d e p r o s p e c t s o f w a t e r b o r n e f l u o r i n a t e d p o l y u r e t h a n e s w a s p r o v i d e d . K e y Wo r d s :w a t e r b o r n e p o l y u r e t h a n e ;f l u o r i n a t e d p o l y m e r ;p r e p a r a t i o n t e c h n o l o g y ;m o d i f i c a t i o n 水性聚氨酯(也称水性P U )用水代替有机溶剂作为分散介质,其最大的优点是V C O 含量低,符合环保要求,同时保留了聚氨酯涂膜强度高和耐磨性好的特点,然而引入亲水基团后形成的涂膜往往具有较高的表面能,因此在提高亲水性的同时降低了涂膜的耐水耐油性。

水性聚氨酯复合材料的制备及其性能研究的开题报告

水性聚氨酯复合材料的制备及其性能研究的开题报告

纳米二氧化钛/水性聚氨酯复合材料的制备及其性能研究的开题报告一、选题背景近年来,纳米材料在材料科学领域备受关注,尤其是纳米二氧化钛作为一种常用的纳米材料,在光催化、抗菌、防污染等领域有广泛的应用。

而水性聚氨酯作为一种绿色环保的高分子材料,具有优异的力学性能、化学稳定性和可调控性,因此在涂料、胶黏剂等领域应用广泛。

由于纳米二氧化钛和水性聚氨酯分别具有不同的优异性能,在合成复合材料时能够得到比单一材料更好的性能。

因此,纳米二氧化钛/水性聚氨酯复合材料成为了近年来研究的热点,其研究涉及到材料的合成方法、微结构、力学性能、光催化性能、抗菌性能等方面。

因此,对纳米二氧化钛/水性聚氨酯复合材料的制备及其性能研究是当前值得关注的重要研究方向。

二、研究目的与意义本项目旨在采用普通机械混合法合成纳米二氧化钛/水性聚氨酯复合材料,并通过改变掺杂量和合成条件研究材料的性能,包括复合材料的力学性能、光催化性能和抗菌性能。

研究成果对于优化复合材料性能有着重要的理论和应用价值,同时也有助于推进纳米材料在水性聚氨酯领域的应用。

三、研究内容与方法1. 纳米二氧化钛/水性聚氨酯复合材料的制备:采用普通机械混合法制备纳米二氧化钛/水性聚氨酯复合材料,通过改变掺杂量、机械混合时间等条件来调控纳米二氧化钛复合水性聚氨酯的力学性能。

2. 复合材料的力学性能研究:利用测力仪、万能试验机等测试设备对复合材料的强度、韧度等力学性能进行测试和分析,研究控制因素对复合材料强度的影响。

3. 复合材料的光催化性能研究:通过紫外光催化降解罗丹明B对复合材料的光催化性能进行研究,包括催化剂的降解效率、降解动力学等性能的研究。

4. 复合材料的抗菌性能研究:选择常见的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等常见细菌进行杀菌实验,研究复合材料在不同条件下的抗菌性能以及制剂类型、质量浓度等要素的影响。

四、预期研究结果1. 成功制备出纳米二氧化钛/水性聚氨酯复合材料。

2. 探究纳米二氧化钛的掺杂量对于复合材料的力学性能的影响,得到最佳掺杂量范围,寻找最佳条件下的强度和韧度平衡点。

含氟水性聚氨酯的制备及其性能研究

含氟水性聚氨酯的制备及其性能研究

含氟水性聚氨酯的制备及其性能研究高性能聚氨酯材料具有优异的机械性能、耐热性、耐腐蚀性和高分子复合材料的优点,尤其是其耐磨性和内部结构稳定性,因此在航空航天、汽车制造、石油化工、水处理设备和军用装备等领域得到了广泛应用。

近年来,随着人们对环境保护的重视和非氟烃催化剂的出现,氟代聚氨酯作为一种新型高分子材料已经得到了广泛的研究和应用。

氟代聚氨酯是一种具有优异性能的新型材料,其具有优越的耐油性、耐腐蚀性、耐热性、耐拉伸性和耐摩擦性等优点,其运动学特性好,尤其是其耐油性,主要是由氟原子在共聚物链结构上形成共价键、共键和双键作用所致。

因此,氟代聚氨酯对环境和腐蚀介质更加有利。

氟代聚氨酯具有光滑、韧性、耐油和耐腐蚀性,可以用于制造一系列高性能的滑动件,可以提高产品的机械性能和抗老化性。

氟代聚氨酯的制备及性能研究一直是材料领域最具活力的研究课题之一。

研究聚氨酯制备技术的关键是对聚合反应的控制,如合适的反应温度、氟量等参数。

整个反应过程会产生热量,需要采取措施控制分子量的合理性、分子量分布的均匀性,才能制备出具有更好性能的聚氨酯。

氟代聚氨酯的性能主要取决于其分子结构,分子结构决定了其物理机械性能,是影响其物理性能的重要因素。

通过X射线衍射分析可以研究分子结构的细节特性,评估分子的稳定性和可能会发生的改变,进而控制其物理性能。

氟代聚氨酯的耐热性是由其分子结构决定的。

氟代聚氨酯由氟原子和聚氨酯链组成,两者之间形成氟原子和聚氨酯链之间的共价键、共键和双键,能够有效提高聚氨酯的热稳定性。

因此,氟原子的含量可以影响聚氨酯的耐热性。

氟代聚氨酯的耐腐蚀性取决于氟原子在聚氨酯中的形式和分布。

氟原子可以以持续价态和游离态两种形式存在,因两者具有不同的化学和物理性质,所以可以构成一种由持续价态和游离态氟原子混合在一起的复合结构,这种复合结构可以有效地提高聚氨酯的耐腐蚀性。

此外,氟代聚氨酯的机械性能受分子量、分子结构、分子量分布和氟含量等因素的影响,其机械性能的高低直接影响着氟代聚氨酯的应用范围和性能等级。

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含芴基水性聚氨酯的制备及其性能研究作者:赵艳娜薛瑜瑜张婷牛育华来源:《中国造纸》2022年第02期摘要:以聚己内酯二元醇(PCL2000)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,制备水性聚氨酯预聚体,分别选择双酚芴(BPFL)和自制9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴进行改性,得到改性水性聚氨酯(WPUS 和 GWPUS)乳液。

对水性聚氨酯胶膜进行了结构表征与性能测试。

结果表明,与水性聚氨酯(WPU)相比,WPUS 和 GWPUS胶膜的最大拉伸强度分别为42.54 MPa、32.82 MPa,最大断裂伸长率分别为711.83%,586.95%;吸水率分别降低了32.58%、45.81%。

当胶膜分解90%时,WPUS和GWPUS胶膜的分解温度比WPU胶膜分解温度分别提高了33.16%和54.38%。

对纸张进行表面施胶,相对于WPU纸,未老化WPUS纸和GWPUS纸的耐折度分别提高了37次和41次,老化后分别提高了14次和19次;未老化WPUS纸和GWPUS纸的抗张强度分别提高了33.57%、40.82%,老化后 WPUS纸和 GWPUS纸的抗张强度分别提高了24.20%、33.24%。

关键词:双酚芴;9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴;水性聚氨酯;耐热性能;力学性能中图分类号:TS727+.5; TQ314.2 文献标识码:A DOI:10.11980/j. issn.0254-508X.2022.02.007Preparation and Properties of Waterborne Polyurethane Containing FluorenylZHAO Yanna* XUE Yuyu ZHANG Ting NIU Yuhua(Shaanxi Key Lab of Chemical Additivesfor Industry,Shaanxi University ofScience& Technology,Xi’an,Shaanxi Province,710021)(*E-mail:***************)Abstract: The modified waterborne polyurethane emulsions(WPUS and GWPUS) were prepared by modifying the waterborne polyurethane pre-polymers which were synthesized with poly (caprolactone glycol)(PCL2000)and isophorone diisocyanate(IPDI)as raw materials,dihy⁃droxy methyl propionic acid(DMPA)as hydrophilic chain extender,and bisphenol fluorine (BPFL) and self-made 9,9-[4-(2-hydroxyethoxy) phenyl] fluorine as modifiers,respectively. The structure and properties of the waterborne polyurethane film were characterized. The results shown that compared with WPU,the maximum tensile strength of WPUS and GWPUS films were 42.54 MPa and 32.82 MPa,the maximum elongation at break were 711.83% and 586.95%,and water resistance increased by 32.58% and 45.81%,respectively. When the film was 90% decomposed,compared with WPU film,the decomposition temperature of WPUS and GWPUS film increased by 33.16% and 54.38%,respectively. After surface sizing,compared with WPU paper,the folding endurance of unaged WPUS and GWPUS papers in⁃ creased by 37 and 41 times while that of the aged counterparts increased by 14 and 19 times ;the tensile strength of unaged WPUS and GW⁃ PUS papers increased by 33.57% and 40.82%,while that of the aged counterparts increased by 24.20% and 33.24%.Key words: bisphenol fluorene;9,9-bis[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl] fluorene;waterborne polyurethane;heat resistance;mechanical properties水性聚氨酯(WPU)除具有软硬度可调、柔韧性好、黏结强度大等优良性能外,还具有环保的优点[1],在涂层、涂料和黏合剂等领域获得广泛应用[2-4]。

但WPU 耐高温性能较差,当环境温度超过80℃后, WPU 材料一些重要性能,如 WPU 胶膜的拉伸强度、弹性模量均会有一定程度的下降,限制了其作为功能树脂方面的应用[5]。

当环境温度超过200℃时,WPU 胶膜会发生热分解,因此WPU 的热性能成为了研究热点。

影响WPU热性能的主要因素是软链段和硬链段,而WPU 中硬链段和软链段在热力学上具有自发分离的倾向[6-7]。

硬链段聚集在一起,形成许多微区,分布于软段相中,形成微相分离结构。

通过选择不同的嵌段和调节软硬段间的比例对WPU进行设计,从而合成出具有不同机械性能及热性能的WPU 以适应不同的应用要求[8-9]。

Fang等人[10]以双酚A为原料制备改性 UV 固化 WPU,将刚性单元引入聚氨酯主链中,提高其耐热性。

Gao 等人[11]通过制备水性UV 固化聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)/环氧基丙烯酸酯(ERA)纳米复合材料,提高了 WPU 的耐碱能力、黏接强度和硬度。

双酚芴是一种含有 Cardo环骨架结构的双酚类化合物[12-13],常用于合成芴基环氧树脂、芴基苯并噁嗪树脂,芴基聚酯树脂等,Cardo环骨架的引入,可提高大分子的结构规整性和刚性链段占比,提高材料的力学性能和耐热性[14-16]。

但 Cardo 环刚性较强,韧性差。

本研究通过双酚芴和制备的9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴,在分子中引入醚键和烷基柔性链段,将其应用于WPU 的改性,制得芴基WPU,以期在耐高温涂料、耐高温胶黏剂、电子封装材料方面拓展其应用。

1 实验1.1 实验试剂与原料异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),拜耳(中国)有限公司;聚己内酯二元醇(PCL,Mn=2000),济宁华凯树脂有限公司;二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)、双酚芴(BPFL),上海阿拉丁试剂有限公司;二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、 N-甲基吡咯烷酮(NMP)、碳酸钾(K2CO3)、溴乙醇(C2H5BrO)、二甲基亚砜(DMSO)、四氢呋喃(C4H8O)和三乙胺(TEA),天津市大茂化学试剂厂。

以上试剂均为分析纯。

滤纸(60×60 cm,50 g/m2),安徽韦斯实业设备有限公司。

1.2 实验仪器ADVANCE Ⅲ400 MHz 核磁共振波谱仪( 1H NMR),德国 Bruker 公司;VECTOR-22型傅里叶变换红外光谱仪( FT-IR),德国 Bruker 公司;D8 Ad⁃vance型 X 射线衍射仪( XRD),德国 Bruker 公司; TGA Q500型热重分析仪(TG),美国 TA 公司; AI-7000-NGD 型伺服材料多功能高低温控制试验机,高特威尔(东莞)有限公司;DSA-20型视频光学接触角,德国 KRUSS 公司;JX-X 型纸张可勃吸收性测定仪,杭州研特科技有限公司;DCP-MIT135A 电脑测控耐折仪,四川长江造纸仪器有限公司;Zetasizer Nano-ZS 动态激光光散射仪,英国Malver公司;DV-2-PYO 型 BROOKFIELD 黏度仪,美国Brookfield 公司; L&W SE-062型抗张强度测定仪,埃登威自动化系统设备有限公司; ZN-100N 型台式紫外灯耐气候试验箱,西安同晟仪器制造有限公司。

1.3 实验方法1.3.1 WPU乳液的制备采用自乳化法[17]合成 WPU。

取6 g IPDI、14.56 g PCL、1.45 g DMPA加入到装有搅拌装置的250 mL 三口烧瓶中,滴入适量的 DBTDL、NMP,在80℃的恒温水浴条件下搅拌反应2 h,再加入一定量的TMP进行扩链反应1 h。

降温至40℃,加入一定量的TEA进行中和反应0.65 h,得到水性聚氨酯预聚体,在高速搅拌下加入一定量的去离子水,减压蒸馏,除去溶剂,得到固含量为25%的半透明、泛蓝光的水性聚氨酯乳液。

1.3.2 双酚芴改性水性聚氨酯乳液的制备双酚芴改性水性聚氨酯的合成方法和机理同1.3.1。

改性物质(TMP)换成双酚芴,乳液命名为WPUS。

1.3.3 9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴合成取1.8 g双酚芴、15 mL二甲基亚砜加入50 mL单口烧瓶内,磁力搅拌10 min,加入4.5 g 溴乙醇、2.6 g碳酸钾,在100℃的条件下反应12 h。

冷却至室温后加入一定量的去离子水,搅拌1 h,静置,减压抽滤,得到白色固体,用四氢呋喃混合溶剂进行重结晶得到产物,产率为89.79%。

合成反应机理如图1所示。

1.3.4 9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴改性WPU 的合成9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴改性WPU的合成方法和机理同1.3.1。

改性物质(TMP)换为9,9-双 [4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴,乳液命名为 GWPUS。

反应机理如图2所示。

1.4 性能测试及表征1.4.1 1H NMR测试采用ADVANCEⅢ400 MHz核磁共振波谱仪对合成的9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴进行结构鉴定,以氘代氯仿(CDCl3)作为溶剂。

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