含氟聚氨酯

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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。

UV固化水性含氟聚氨酯的合成及其性能研究开题报告

UV固化水性含氟聚氨酯的合成及其性能研究开题报告

UV固化水性含氟聚氨酯的合成及其性能研究开题报

一、选题背景和意义
随着环保意识的不断提高,低VOC(挥发性有机化合物)水性涂料逐渐替代传统的溶剂型涂料成为发展趋势。

其中,水性含氟聚氨酯涂料因具有优良的耐候性、光泽度、耐化学性和防污性,成为近年来研究的热点之一。

同时,UV固化技术的应用也越来越普及,其快速固化、节能环保等特点备受关注。

因此,本课题旨在通过合成含氟聚氨酯树脂,在其中引入UV固化单体,制备出UV固化水性含氟聚氨酯涂料,并对其性能进行研究。

二、研究内容和方法
1. 合成含氟聚氨酯树脂。

采用原位聚合法,在聚酯二元酸、聚醚二元酸、聚醚二元醇和含氟二元醇等原料的作用下,制备含氟聚氨酯树脂。

2. 引入UV固化单体。

将含氟聚氨酯树脂与UV固化单体,如异氰酸酯单体进行反应,引入UV固化基团。

3. 制备水性含氟聚氨酯涂料。

将合成的含氟聚氨酯树脂与水性分散剂混合,制备水性含氟聚氨酯涂料。

4. 对涂料性能进行测试。

测试涂料的固体含量、粘度、PH值、耐候性、光泽度、耐化学性和防污性等性能。

三、预期结果
通过合成含氟聚氨酯树脂,并引入UV固化单体,在制备水性含氟聚氨酯涂料的过程中,可以较好地实现涂料的UV固化和环保性能的提升。

同时,通过测试涂料的性能,可以评价涂料的适用性和实际应用价值。

有机氟涂料的研究及应用(二)

有机氟涂料的研究及应用(二)

书山有路勤为径;学海无涯苦作舟
有机氟涂料的研究及应用(二)
1.2.2 含氟聚氨酯涂料
含氟聚氨酯涂料具有优异的耐候性、保色性及耐热性、耐腐蚀性、耐化
学品性,可室温固化,具有其他涂料无法比拟的综合性能,广泛应用于航天航空、桥梁、车辆、船舶防腐和建筑等领域,是铝材、钢材、水泥、塑料、木材表面的防护和装饰涂料。

含氟聚氨酯涂料采用羟基固化双组分聚氨酯涂料的原理,将含羟基的氟
树脂,与作为固化剂组分的多异氰酸酯配成含氟聚氨酯涂料,可常温交联。

作为功能基团的含氟共聚物,通过与多异氰酸酯常温交联固化,不仅具有氟树脂优异的化学性能,而且具有通用涂料的性能而被广泛应用。

RobertF.Brady报道了美国海军研制的含氟聚氨酯涂料,配方中含有聚四氟乙烯38%(体积分数),采用六亚甲基二异氰酸酯作为固化剂,二丁基二月桂酸锡作催干剂。

该涂料具有极好的外观、耐候性、耐热性及耐腐蚀性,可作为飞机外用涂料、燃料贮罐涂料、船舶防污涂料、汽车涂料等。

张永明等合成了含羟基的氟硅树脂,并以此树脂60份为原料,甲基异
丁基酮/二甲苯(2:1)30份,助剂10份,HDl 25份(作为固化剂)制成清漆。

该清漆不仅具有良好的附着力和机械强度,还具有高耐热、耐候性,良好的憎水性和耐沾污性,在防腐蚀涂料及防污涂料中有极大的潜在应用价值。

专注下一代成长,为了孩子。

水性含氟聚氨酯及应用

水性含氟聚氨酯及应用

1.1 水性聚氨酯聚氨酯(PU)是聚合物分子链内含有相当数量的氨基甲酸酯单元(-NH-COO-)的高分子化合物。

根据分散体系的不同分为溶剂型聚氨酯和水性聚氨酯[1, 2]。

相对而言,溶剂型聚氨酯的研究更早,更深入,应用也更普遍,但是由于溶剂型聚氨酯在合成过程中使用大量有机溶剂,在制备、储存、运输、使用过程中,不仅存在严重的安全隐患,还由于有机挥发物的排放,污染环境。

随着当今社会环保意识日益增强,人们日常生活中对各种建筑、涂料、染整、纺织、皮革等方面的环保要求也逐渐提高,因此,水性聚氨酯也广泛的渗透到社会的方方面面。

聚氨酯水乳液广泛应用于涂料、纺织、印刷、印染、造纸、皮革涂饰等行业,且使用领域还在不断扩大[3-4]。

水性聚氨酯的发展概况。

水性聚氨酯是指聚氨酯溶解于水或分散于水中而形成的一种聚氨酯,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(粒径小于0.001微米,外观透明)、聚氨酯分散液(粒径在0.001-0.1微米,外观半透明),聚氨酯乳液(粒径大于0.1微米,外观白浊)。

但习惯上后两类有时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。

然而,当前水性聚氨酯分散体的合成时通常采用所谓内乳化工艺,即在聚氨酯分子链中引入亲水性基团而获得具有自乳化性能的聚氨酯,它可以在弱的机械作用下分散于水中,引入分子链中的亲水基团能使其稳定分散。

但是亲水基团通常是通过共价键连接在分子中,从而使得分散体干燥成膜后亲水基团会保留在分散体的膜材料表面,导致对膜材料的疏水性产生不良影响。

1.2 水性含氟聚氨酯众所周知,氟碳化合物具有极低的表面张力,所以将有机氟材料广泛用于各种材料的表面能改性亦获得类似的低表面能,同样,将有机氟功能链段引入其他高分子结构中合成含氟高分子乳液或分散体是有机氟功能材料的发展方向之一,这类高分子材料在成膜后由于氟的低表面能,氟将在材料表面富集同样达到有机氟功能材料的低表面能[5-6]。

含氟聚氨酯工业的发展现状及展望

含氟聚氨酯工业的发展现状及展望

含氟聚氨酯工业的发展现状及展望摘要:含氟聚氨酯综合了聚氨酯和含氟聚合物的优点,如具有极好的耐紫外线和核辐射性、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等性能。

因此,对含氟聚氨酯的研究成为近年的研究热点。

本文主要介绍了含氟聚氨酯的应用领域,并对今后的研究方向进行了展望。

关键词:含氟聚氨酯应用展望第一章简介聚氨酯(polyurethanes)主链含—NHCOO—重复结构单元的一类聚合物,英文缩写PU。

由异氰酸酯(单体)与羟基化合物聚合而成。

由于含强极性的氨基甲酸酯基,不溶于非极性基团,具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。

用不同原料可制得适应较宽温度范围(-50℃~150℃)的材料,包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂。

高温下不耐水解,亦不耐碱性介质。

含氟聚氨酯兼具有含氟聚合物和聚氨酯的优点自1958年Lovelace以非氟化异氰酸酯与氟化二醇反应首次合成含氟聚氨酯以来便立即引起各国科学家的广泛兴趣,现今含氟聚氨酯的研究已在国内外形成了研究热潮。

第二章含氟聚氨酯的应用含氟聚氨酯以其独有的性能,受到广泛的关注。

由于氟原子的引入,使其具备其它聚氨酯无与比拟的优异性能,成为聚氨酯家族中的重要一员。

氟原子半径小、电负性强、碳氟键键能高(高达485.6KJ/mol),因此赋予了聚氨酯材料极好的耐紫外线和核辐射性、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等性能。

这些高性能使聚氨酯材料的应用领域很广,既可作弹性体,又可作为粘接剂或涂料,其主要性能表现为超低表面能、化学稳定、防油防水及介电性质等。

2.1含氟聚氨酯在涂料方面的应用涂料工业发展的方向是开发高性能、低污染、低VOC的涂料品种。

目前对高耐久性的户外用涂料需求迫切,如高层建筑、飞机、航天器、跨海大桥等都需要涂料有10到20年的使用寿命,因此含氟聚氨酯涂料得到涂料界的高度重视。

美国21世纪涂料公司已将含氟聚氨酯类涂料产品系列化,该涂料可在常温、常压下进行涂装,所形成的涂层对各种介质的透过性比普通氟聚合物涂料要低1个数量级,因此可防止水分和氧渗透到被涂覆底材上,此涂层经过20到25年的腐蚀后仍有保护性,可广泛用于石油储罐、海上油井设备、废物处理等装置方面。

含氟聚氨酯材料论文

含氟聚氨酯材料论文

含氟聚氨酯材料的制备方法及其应用研究(一)含氟聚氨酯材料是一类新型高分子功能材料。

由于氟基团的引入,具有表面能低、化学性质稳定和憎水憎油等特性,含氟聚氨酯兼具有含氟聚合物和聚氨酯的优点,自从在1958年Lovelace以非氟化异氰酸酯与氟化二醇反应首次合成含氟聚氨酯以来便立即引起了高分子科研界的广泛兴趣,现如今含氟聚氨酯的研究已在国内外形成了研究热潮。

本文重点论述了含氟聚氨酯的合成及性能方面的研究,并简要介绍含氟聚氨酯材料在不同领域的应用。

含氟聚氨酯制备性能应用Synthesis, properties and application of fluorinated polyurethaneAbstractFluorinated polyurethane (FPU) is a species of novel macromolecule functional materials.Due to the introduction of fluorinated groups,FPU has very low surface energy,excellent resisitance to chemicals,water and oil.Fluorinated polyurethane combines virtues of polyurethane and fluorinated polymers, such as excellentresistance to ultraviolet radiation and nuclear radiation and excellent flexility, good wearability, lower surface energy and high weatherability. Therefore, the study of fluorinated polyurethane has attracted considerable interest more and more in recent years. The synthesis, properties and applications of fluorinated polyurethane were reviewed.Key words:fluorinated polyurethane,synthesis,properties,application1.含氟聚氨酯的合成1.1 含氟聚氨酯的研究背景含氟聚氨酯(FPU)兼具有含氟化合物和聚氨酯的优点。

含氟聚氨酯的合成及其应用研究进展

含氟聚氨酯的合成及其应用研究进展

Vol 137No 16・14・化 工 新 型 材 料N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第37卷第6期2009年6月作者简介:葛震(1976-),男,博士,讲师,从事聚氨酯方面的研究。

含氟聚氨酯的合成及其应用研究进展葛 震1 张兴元2 戴家兵2 李维虎2 罗运军1(11北京理工大学材料科学与工程学院,北京100081;21中国科学技术大学高分子科学与工程系,合肥230026)摘 要 含氟聚氨酯综合了聚氨酯和含氟聚合物的优点,如具有极好的耐紫外线和核辐射性、柔韧性,优良耐磨性,低表面能和高耐候性等。

因此,对含氟聚氨酯的研究成为近年来的研究热点。

本文综述了含氟聚氨酯的合成、性能及应用研究发展状况,并对今后的研究发展进行了展望。

关键词 含氟聚氨酯,合成,应用Advances in synthesis and application of fluorinated polyurethaneGe Zhen 1 Zhang Xingyuan 2 Dai Jiabing 2 Li Weihu 2 L uo Yunjun 1(1.School of Materials Science and Engineering ,Beijing Instit ute of Technology ,Beijing 100081;2.Depart ment of Polymer Science and Engineering ,University of Science andTechnology of China ,Hefei 230026)Abstract Fluorinated polyurethane combines virtues of polyurethane and fluorinated polymers ,such as excellentresistance to ultraviolet radiation and nuclear radiation and excellent flexility ,good wearability ,lower surface energy and high weatherability.Therefore ,the study of fluorinated polyurethane has attracted considerable interest more and more in recent years.The synthesis ,properties and applications of fluorinated polyurethane were reviewed.Moreover ,the f uture developments of the study of fluorinated polyurethane were also prospected.K ey w ords fluorinated polyurethane ,synthesis ,application 含氟聚氨酯兼具有含氟聚合物和聚氨酯的优点,自1958年Lovelace 以非氟化异氰酸酯与氟化二醇反应首次合成含氟聚氨酯以来便立即引起了各国科学家的广泛兴趣,现今含氟聚氨酯的研究已在国内外形成了研究热潮。

水性含氟聚氨酯涂料配方

水性含氟聚氨酯涂料配方

水性含氟聚氨酯涂料配方该水性含氟聚氨酯涂料涂膜后具有较高的涂膜硬度、光泽和对水的接触角,使之可以使用在常规溶剂型聚氨酯涂料的传统应用领域,如汽车、木器、工业维护、塑料以及风电叶片、太阳能电池等高性能技术领域。

本配方水性含氟聚氨酯涂料,其特征在于按重量份数计算,其原料组成及含量如下:Bayhydur XP26555-8份水性羟基含氟聚氨酯树脂60-70份流平剂0.05-0.1份润湿剂1-10份增稠剂1-3份消泡剂0.2-1份成膜助剂2-5份催化剂A0.02-1.0份去离子水20-40份其中的Bayhydur XP2655为德国拜耳公司的亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂;流平剂为BYK公司的BYK346;润湿剂为美国陶氏公司的NP-100;增稠剂为罗门哈斯有限公司的RM825;消泡剂为德国汉高公司的Nopco NXZ;成膜助剂为美国陶氏化学公司的二丙二醇丁醚;催化剂A为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物;水性羟基含氟聚氨酯树脂按重量份数计算,其原料组成及含量如下:聚醚二元醇N22040-60份聚碳酸酯二醇40-80份含氟二异氰酸酯30-40份扩链剂0.2- 5.0份中和剂1-10份催化剂B0.02- 1.0份稀释剂40-60份其中的聚碳酸酯二醇的数均分子量为2000g/mol;扩链剂为二羟甲基丙酸;催化剂B为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物;中和剂为三乙胺、氢氧化钠或三乙胺与氢氧化钠组成的混合物;稀释剂为丙酮或丁酮;含氟二异氰酸酯按重量份数计算,其组成及含量如下:三羟甲基丙烷60-80份异佛尔酮二异氰酸酯100-120份五氟丙醇20-40份催化剂C0.02- 1.0份其中的催化剂C为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物;催化剂A、催化剂B、催化剂C相同或不同。

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1.1.1 含氟聚氨酯材料概述含氟聚氨酯[1‐11]是一类具有特殊功能的高分子材料,1947 年已对其进行了首次报道,1958年第一篇专利出现,至今已经有近60年的历史。

聚氨酯(PU)材料因其独特的可自由调节的软硬段结构,在弹性体、纤维、涂料和黏接剂领域已有普遍的应用。

氟有强电负性、高C‐F键能(540KJ/mol)、除氢外最小的范德华半径以及氟对碳链的屏蔽保护作用,由于氟的引入在保持了聚氨酯优异的机械性能和两相微结构特征的基础上,又在很大程度上改善了PU的表面性能和整体性能,并赋予其卓越的耐候性、耐化学介质性、较高的使用温度、抗污染性、润滑性、低摩擦性和生物相容性,因而含氟聚氨酯在国防、军工、民用等领域如涂料工业、皮革装饰、纺织整理和医药等行业有较大的应用前景,并已引起国内外研究人员的广泛关注。

含氟聚氨酯是指主链结构上除含有‐CF2基团外,还含有众多氨基甲酸酯基团(软段和硬段均可)的含氟高聚物。

此种含氟高聚物既具有聚氨酯弹性体通用特性:高强度、高弹性、高耐磨性、优良的低温性能和粘结性能;又具有含氟高聚物的耐热性、耐腐蚀性、耐化学品、耐溶剂、耐油、低污染等优良性能。

因此含氟聚氨酯新材料发展了氟塑料、氟橡胶和氟碳涂料的优异性能克服了其不足,是一种性能更优越、加工更容易、用途更广的三种氟碳聚合物的延伸产品。

1.1.2 含氟聚氨酯的合成目前制备氟化聚氨酯合成中,含氟链段的引入主要有由聚氨酯软段引入、由聚氨酯硬段引入以及由丙烯酸酯引入3种方法。

(1) 由软段引入含氟链段制备含氟聚氨酯由软段引入含氟链段的方法主要有通过全氟聚醚、半氟聚醚、全氟聚酯引入,或者通过以上含氟化合物和普通聚醚或聚酯的混合物同时作为软段引入。

其中由软段引入含氟链段制备含氟聚氨酯的关键是各种含氟聚醚(酯)二元醇的的合成。

Trombetta Tania[]12]等应用数均相对分子质量为1500的伯羟基封端的全氟聚醚低聚物和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水基团合成了氟化聚氨酯和聚脲,并获得了阴离子型水性分散体。

Turri Stefano[13]等也利用该全氟聚醚低聚物制备了水性PU分散体,并对配方组成和最佳工艺参数进行了研究。

Kim YuSeung[16]等用数均相对分子质量为3285的氟化聚环氧丁烷多元醇和数均相对分子质量为2300的聚碳酸己二酯为软段,由二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4‐丁二醇(BDO)为硬段通过熔融聚合和溶液聚合制备了氟化线性嵌段PU 弹性体。

Ji Qing[14]等报道了利用氟化聚环氧丁烷多元醇制备了嵌段型PU 弹性体并讨论了其表面性能。

Tonelli Claudio[15]等使用MDI和1,4‐BDO作为硬段,全氟聚醚作为软段通过二步法制备了氟化PU,并讨论了合成方法对产品热学、机械性能、形态和微结构的影响。

Turri[24]通过双官能团,羟基封端的全氟聚醚低聚物和基于IPDI的环状三聚体的氟化异氰酸酯之间的反应,制备了双组分氟化PU涂料,并特别地,通过凝胶时间测量以及谱图研究了3种含锡催化剂在15~45℃之间的催化活性。

Raes[18]等由十二氟庚基缩水甘油醚和十五氟庚基环氧乙烷通过阳离子聚合得到了相对分子质量在1000~3000的三官能团的嵌段型氟化聚醚三元醇,然后用此化合物同甲苯二异氰酸酯(TDI)反应,制备了拥有长含氟侧链的PU。

(2) 由硬段引入含氟链段制备含氟聚氨酯由聚氨酯硬段引入含氟基团的方法主要有通过短链氟化二醇/二胺引入和通过氟化多异氰酸酯化合物引入两种途径。

单纯地应用短链氟化二醇和多异氰酸酯化合物反应制备的氟化PU 由于硬段含量太大,从而导致产物的脆性大、溶解性往往较差,所以现在常用方法是以短链氟化二醇作为扩链剂,普通聚多元醇为软段制备氟化PU。

Chen[22]等应用聚四氢呋喃为软段,以2,2,3,3,4,4,5,5‐八氟‐1,6‐己二醇和2,2,3,3‐四氟‐1,4‐丁二醇为扩链剂同1,6‐己二异氰酸酯(HDI)反应制备了脂肪族氟化PU,讨论了扩链剂种类和硬度的平均长度对Pu的微结构、热转变性能、表面性能和血液相容性的影响。

Wang[19]等u驯用相对分子质量为650、1000、1400、2000的聚四氢呋喃,2,2,3,3‐四氟‐1,4‐丁二醇为扩链剂同HDI反应制备了软段长度不同的氟化PU,并由此研究了软段长度对氟化Pu性能的影响。

TanHong[17]等由2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8‐十五氟辛醇(PDFOL)和环氧氯丙烷在碱的作用下反应生成了一种中间体2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8‐十五氟辛基环氧丙基醚(PDFOMO),再在高氯酸的作用下开环生成3‐(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8‐十五氟辛氧基)‐1,2‐丙二醇(PFOPDOL)。

然后用聚四氢呋喃或聚碳酸酯(PHPCD)为软段,PFOPDOL和1,4‐BDO 为扩链剂,与MDI反应,制备了含有氟化侧链的聚醚型Pu和聚碳酸酯型Pu,并研究了这两种氟化PU的力学性能和表面性能。

Tan Hong[17]等还应用一种新颖的拥有卵磷脂极性端基的含氟二醇,制备了含有氟化长侧链的氟化PU,具有仿生物膜特性。

(3) 由丙烯酸酯引入含氟链段制备含氟聚氨酯利用PU大分子单体CH2=CH-RF(氟化丙烯酸酯单体)与丙烯酸酯单体自由基共聚合成氟化PU。

*CH 2CHCH 2C *CH 3m n通过氟化丙烯酸酯单体引入制备的产品大多为水性氟化PUA 分散体。

由于氟化丙烯酸酯类单体原料种类多,合成相对比较容易,所以这种氟引入方式具有较大的灵活性和实用经济价值,在工艺上适用水性氟化聚氨酯材料的生产,可以制备出共聚型、核壳型、IPN 型(互穿网络)等多种结构的分散体。

并且同时引入了聚丙烯酸酯结构,集中了聚丙烯酸酯材料的优点,弥补了聚氨酯材料的一些不足,被称为第三代聚氨酯-丙烯酸酯材料。

在以上的含氟聚氨酯的技术途径中,由硬段引入含氟链段制备含氟聚氨酯的制备过程中,作为主要原料的相对短链氟化二醇/二胺在合成和制备上存在巨大的困难,因此通过氟化二异氰酸酯引入方式,其应用特别是在工业生产上的应用受到了极大的限制。

所以目前含氟聚氨酯材料的开发主要集中在由聚氨酯软段引入以及由丙烯酸酯引入含氟链段合成含氟聚氨酯以及的含氟聚氨酯开发。

1.1.3 含氟聚氨酯的性能(1) 低表面能与表面氟富集性低表面能与表面氟富集性是氟化聚氨酯最突出的性质。

氟化聚氨酯,由于含氟链段能够向表面迁移,导致了材料表面氟元素的富集,从而使氟化聚氨酯具有很低的表面能和良好的拒水拒油性能。

表面能的大小可以通过测量氟化PU 膜分别与水和亚甲基碘的接触角表征。

Lim Chul Hwan [20]等在研究普通不含氟PU 和氟化PU 按一定比例混合制备的混合膜的表面性能时发现,随着含氟量增加,混合膜的表面能迅速降低,但当氟浓度达到一个临界值时,膜表面能的变化就非常有限。

这说明只要引入少量的氟,由于氟富集效应的作用,氟链段就可以覆盖整个表面区域。

Tan Hon 和Kim YuSeung [16]用x 射线电子能谱(XPS)对氟化PU 的表面组成进行的表征,也证明了氟的表面富集性,并且都发现氟化PU 的表面氟富集程度并不随着整体氟含量的提高而加强,反而有所减弱。

氟表面富集特性,使得只要引入极少量的氟就可以很大程度上改善产品的性能,对控制产品成本很有利,并可最大程度地消除氟引入对材料性能的一些负面影响。

(2) 微相分离结构与表面形态普通PU 由于软硬段之间的不相容性而呈现出微相分离结构。

对氟化PU ,由于含氟链段的表面迁移作用,使得氟化PU相对于普通PU,有更复杂的微相分离结构,特别是表面微相分离结构。

而相分离的程度则与氟含量、PU 的软段链长度、软段链分子结构以及聚合方法等因素有关。

Jiang Min[21]等研究由PU大分子单体制备的氟化PU 总体形态学时,样品膜的断面扫描电镜(SEM)相片表明了整体微相分离结构的存在,并且发现随着氟含量的增加,微相分离的程度也随之加强。

Wang[23]等到研究了软段链长度对硬段含氟PU性能的影响,用傅里叶红外光谱(FHR)和x射线衍射(XRD)都证明了随着软段长度增加,整体相分离程度相应加强。

Wang[30]还利用差热分析(DSC)研究了软段长度对硬段含氟的氟化PU 的热行为的影响,结果表明,随着软段长度增加,相分离程度和软段的结晶度会随之上升,而硬段的结晶度会反而下降。

Kim Yu—Seung[16]等分别用SEM 和原子力显微镜(AFM)研究了不同聚合方法制备的软段含氟的PU 的表面形态学,结果发现,在相同的含氟量情况下,采用熔融聚合制备的PU比溶液聚合制备的PU的表面相分离程度更大。

Sudaryanto[26]等则用热分析、小角x‐ray散射(SAXS)和宽角X‐ray衍射(WAXD)等研究了氟化PU的微相分离和氟在材料表面的区域化分布。

Tan Hong[31]等通过DSC、XPS和AFM等研究了硬段含有氟化侧链的PU的相分离和表面形态,发现随着氟化侧链数目增加,氟化聚碳酸酯型PU的整体相分离和表面相分离程度都随之增加;相反,氟化聚醚型PU 的相混合程度却增加;并且进一步探寻了表面形态和相分离之间的关系。

Tan Hongt[17]对硬段含有长侧链氟化烷基卵膦脂的氟化PU 的研究中,也探讨了其相行为和形态。

Hearn[27]等用质谱对含氟扩链剂制备氟化PU 的表面组成进行了研究。

除了上述表征外,19F核磁共振(NMR)和1HNMR也是表征氟化PU组成的重要方法。

(3) 力学性能氟的引入会导致聚氨酯材料的常规力学性能略有降低,但润滑性能提高。

Tan Hong等研究了硬段含有氟化侧链的PU 的力学性能,发现拉伸强度和伸长率会随着含氟量的增加而降低,并用凝胶色谱(GPC)表征了样品的分子量及其分布。

KimYu—Seung等研究也发现了同样的结果,并且注意到样品在应变下会出现软段结晶现象。

从聚合方法考虑,溶液聚合制备的样品有更好的拉伸性能。

Kim Yu Seung[32]还系统地研究了氟的引入对PU摩擦性能产生的影响。

结果表明,当表面氟浓度增加到20%时,材料的摩擦系数下降接近两倍。

美国专利也介绍了一种低摩擦特性的氟化PU。

Benson[28]等还比较了氟化PU‐钙盐混合物和非氟化PU-钙盐混合物的疲劳裂缝传递行为。

(4) 生物相容性能氟化PU 的低表面能特性,使其具有很好的生物相容性,在人造心脏血管材料等领域具有很好的应用价值。

Pizzoferrato[29]等系统地研究了氟化PU的一些生理行为,结果表明对经氟化改性的PU所制备的材料,对血小板的凝结行为有有效的降低作用,对葡萄状球菌则有更高的吸附性。

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