水性聚氨酯拉伸性能的研究

张禹;鲁艳;孙红光;张婉蓉;万凯;艾照全

【摘要】以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N210,Mn=1 000)为主要原料,以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,以一缩二乙二醇(DEG)为小分子扩链剂,以三乙胺(TEA)和强碱(NaOH)为中和剂,采用逐步预聚法,制备出了水性聚氨酯乳液,分别讨论了—NCO/—OH比值、DMPA含量及不同扩链剂种类等因素对其力学性能的影响.%In this paper,the waterborne polyurethane (WPU) emulsion was prepared by stepwise polymerization with 2,4-toluene diisocyanate (TDI) and propylene glycol polyether (N210,Mn=1000) as the main raw materials,the dimethylol propionic acid (DMPA) as the hydrophillic chain extender,the diethylene glycol (DEG) as small molecular chain extender,the mixture oftriethylamine (TEA) and sodium hydroxide (NaOH) to a scale as the neutralizer.The effects of the factors,such as R value (n-NCO/n-OH),the contents of DMPA and different kinds of small molecular chain extenders,on the tensile properties of WPU were studied.

【期刊名称】《粘接》

【年(卷),期】2017(000)005

【总页数】4页(P41-44)

【关键词】水性聚氨酯;制备;力学性能

【作者】张禹;鲁艳;孙红光;张婉蓉;万凯;艾照全

【作者单位】有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学化学化工学院,

湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学化学化工

学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学化学

化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学

化学化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北

大学化学化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,

湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062

【正文语种】中文

【中图分类】TQ331.4

近年来，无污染、环境友好型水性聚氨酯成为研究热点[1，2]。由于其独特的分子结构及聚集状态，使得水性聚氨酯胶膜具有优异的力学性能、柔韧性、耐磨性、附着力、耐老化性和耐化学品性等特点，可广泛用于印染[3]，轻纺[4]、皮革加工[5]、胶粘剂、涂料、木材加工[6]、造纸和建筑等行业[7]。缺点是其力学性能、耐水性

比溶剂型聚氨酯差。近年来，在改善水性聚氨酯性能方面有大量研究报道，诸如降低亲水基团含量，增大乳液粒径，采用强力机械分散增加乳液贮存稳定性，改善乳液对涂膜基材表面的润湿性、黏附力等等[8～10]，但对其力学性能的研究不多。

本研究以2, 4-甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚醚二元醇（N210，Mn= 1 000）为主要原料，以二羟甲基丙酸（DMPA）为亲水扩链剂，以一缩二乙二醇（DEG）为

小分子扩链剂，以三乙胺（TEA）和强碱（NaOH）按一定比例混合作中和剂，采用逐歩预聚法，制备了多元粒径分布的、具有较高固含量和稳定性、黏度较低的水性聚氨酯乳液，并对其力学性能进行了研究。

1.1 实验原料

聚醚二元醇（N210，Mn= 1 000），工业级，江苏骄阳化工有限公司；2, 4-甲苯

二异氰酸酯（TDI），工业级，武汉市江北化工公司；2, 2-二羟甲基丙酸（DMPA），化学纯、一缩二乙二醇（DEG）、三乙胺（TEA）、乙二胺（EDA）、N, N-二甲基酰胺（DMF）、氢氧化钠（NaOH）、氢氧化钾（KOH）、丙酮、

二正丁胺、盐酸（HCL）、无水乙醇、蒸馏水、4A分子筛，均为分析纯，国药集

团化学试剂公司。

1.2 仪器与设备

TGL- 16C型高速离心机，西安予辉仪器有限公司；CMT4104型万能试验机，MTS工业系统（中国）有限公司；SPECTRUM ONE型傅里叶变换红外光谱（FT- IR）分析仪，美国进口；KQ2200DE型超声波分散仪，昆山市超声仪器有限公司；DIAMOND TG/ DTA型热失重（TGA）分析仪，美国PERKIN ELMER公司。

1.3 乳液制备

（1）原料的预处理

先将N210用4A分子筛干燥24 h，再120℃真空干燥2 h；将DMPA在使用前

放入105 ℃干燥箱中干燥4 h；将DEG、TEA和DMF用4A分子筛干燥24 h。（2）乳液的制备

在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计和氮气进出口的四口烧瓶中，加入干燥好的聚醚二元醇N210，升温至60 ℃后加入TDI，在干燥氮气保护下于60 ℃反应至—NCO含量经二正丁胺滴定达理论值，升高温度至75 ℃再把亲水扩链剂DMPA溶于DMF加到体系中，反应至—NCO含量经二正丁胺滴定达理论值，加入DEG继续反应1 h，得到聚氨酯预聚体，降温至45 ℃左右，在高速搅拌下加

入TEA和NaOH的水溶液（按一定比例混合溶于一定量的蒸馏水中），高速搅拌0. 5 h后得到水性聚氨酯分散液。

（3）—NCO含量的测定

先用干燥的100 mL锥形瓶称取1. 0000 g预聚体，加入10 mL丙酮溶解样品，

再准确加入20. 00 mL二正丁胺-丙酮溶液，加塞密闭后充分振荡，静置15 min；随后，加入3滴溴甲酚绿指示剂，用0. 1 mol/ L的HCl标准溶液滴定至终点（由蓝至黄，30 s不褪色），同时做空白试验进行对比。

WPU预聚体中—NCO质量分数计算式见式（1）：

式中：V0为空白样品消耗的HCl体积（mL）；V为预聚体消耗的HCl体积（mL）；c为HCl标准溶液的浓度（mol/ L）；m为预聚体的质量（g）；42.

02为—NCO的摩尔质量（g/ mol）。

1.4 性能测试及表征

（1）FT- IR表征

采用FT- IR仪对样品进行表征分析（将水性聚氨酯乳液涂于载玻片上，真空干燥

箱中烘干，扫描速率为32 次/s，分辨率为2 cm-1，扫描范围为400～4 000

cm-1）。

（2）TGA分析

采用TGA分析仪进行测定（温度范围为25～700 ℃，升温速率为20 K/ min，

N2氛围，试样质量范围在5～10 mg）。

（3）拉伸性能（拉伸强度、断裂伸长率）

按照GB/ T 528—1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》标准，采用万能试验机进行测定（样品裁成哑铃型，拉伸速率为150 mm/ min，每个样品测试5个样条，取算术平均值）。

2.1 FT-IR表征

图1为水性聚氨酯胶膜的FT- IR谱图。由图1可知：2 270 cm-1处未见—NCO

基团特征吸收峰，说明该反应比较完全；3 297 cm-1处为N—H的伸缩振动峰；

2 970、2 926 cm-1处分别是C—H、—CH2—的重叠峰。如图1所示，1 532 cm-1处是C—N的弯曲振动峰、N—H的弯曲振动峰；1 222 cm-1处的C—

O—C伸缩振动峰则分别代表了C—O和N—COO键的伸缩振动峰；1 074、925 cm-1处是C—O—C的伸缩振动峰；2 970、868、814、767、650 cm-1处分

别是C—H键的伸缩振动峰、TDI分子中苯环上C—H键的弯曲振动峰；1 715

cm-1处为C＝O的伸缩振动峰，由此表明，反应生成了氨基甲酸酯（—）。NHCO—

2.2 TGA分析

图2为不同n（TEA）∶n（NaOH）值的WPU之TGA曲线。由图2可知：不同n（TEA）∶n（NaOH）值，聚氨酯都存在3个热分解阶段。第1阶段为55～230 ℃；第2阶段为230～370℃；第3阶段为370 ℃以后。为了确定这3个不

同热解阶段与组成聚氨酯基团的对应关系，通过查阅相关文献[9]发现，在聚氨酯

分子中，软段具有最高的降解温度，经研究证明[10，11]，存在于硬段中的氨基

甲酸酯的降解温度比脲基低。因此，TGA曲线中3个阶段所对应的降解基团依次

为氨基甲酸酯、脲基和聚氨酯软段。

由图2可知：在420 ℃之前，2条曲线几乎完全重合；420 ℃之后，2条曲线基

本平行，且n（TEA）∶n（NaOH）值为6∶4的曲线在7∶3之上。这是因为，

前者加入的NaOH比后者多，而钠元素在测试条件下不会燃烧挥发。因此，试验

结果表明，中和剂的改变不会对聚氨酯的热稳定性产生较大影响。

2.3 拉伸性能分析

2.3.1 R[n（-NCO）∶n（-OH）]值对拉伸性能的影响

本试验中制备的水性聚氨酯胶乳的R值均大于1，表明预聚体中—NCO基团过量，但从FT- IR曲线中看，—NCO基团的特征吸收峰未在2 270 cm-1附近出现。这是因为，加水乳化时聚氨酯预聚体中过量的—NCO基团基本都与水发生了反应，反应后会生成脲基和缩二脲基。脲基和缩二脲基极性都属于较强的硬分子链段，2者的存在能够有效提高胶膜的硬度，但脲基和缩二脲基的大量生成会对乳液稳定性

产生负面效果。随着R值逐渐增大，拉伸强度增强，断裂伸长率降低，这主要是

因为R值越大，预聚体中的—NCO过量越多，乳化时与水反应产生的脲基和缩

二脲基也就越多，故分子链中刚性链节比例增加，促使分子内聚能增大，胶膜硬度提高，所以造成拉伸强度增强，断裂伸长率降低。但当R值过大，加水乳化时—NCO基与水反应剧烈，导致暴聚使反应难以控制，并且生成大量脲键和缩二脲，乳液粒径会迅速增加，从而导致乳液不稳定甚至凝胶。从乳液外观上看，随着R

值增大，乳液外观由带有蓝光半透明变为白色乳液甚至乳浊液。综合考虑乳液稳定性和胶膜的拉伸性能，选择R值在1. 7～1. 8左右比较合适。

2.3.2 DMPA对拉伸性能的影响

图4表示了不同DMPA含量对水性聚氨酯胶膜的拉伸性能之影响。由图4可知：随着DMPA含量的增加，胶膜的拉伸强度逐渐增大，断裂伸长率则逐渐减小。这是因为增加了亲水扩链剂DMPA的用量，DMPA和异氰酸酯反应后在聚氨酯链中形成硬段微区，从而使内聚能密度得到提高，分子内与分子间的氢键作用增加，最终导致胶膜的拉伸强度增加。这也正是由于硬链段的不断增加，导致了胶膜断裂伸长率的逐渐减小。综合考虑，w（DMPA）=4. 5%（相对于水性聚氨酯质量而言）左右较好。

2.3.3 不同扩链剂对拉伸性能的影响

不同扩链剂对拉伸性能的影响如表1所示。由表1可知：EDA的拉伸强度略优于DEG。这主要是因为随着扩链剂碳原子数目的增加，聚氨酯中硬段密度不断下降，硬段之间的库仑力和氢键作用力减弱，导致内聚力下降，结晶性能下降，拉伸强度也随之降低，所以采用DEG作为扩链剂的水性聚氨酯拉伸强度要小于EDA；与EDA相比，DEG扩链剂中含有醚键，使得聚氨酯中存在氢键、柔性链段醚键较多，因此DEG体系中的断裂伸长率高于EDA。综合考虑，由于DEG含有醚键和较多

的亚甲基数，具有一定的结晶性，拉伸强度适中，断裂伸长率较好，所以采用

DEG作为扩链剂。

2.3.4 DEG含量对拉伸性能的影响

DEG含量对拉伸性能的影响如图5所示。由图5可知：DEG的加入使聚氨酯胶膜的拉伸强度增大，断裂伸长率减小。这是由于随着DEG加入量的增大，聚氨酯分子链段交联程度增大导致分子之间的作用力增大，拉伸强度增强。当w（DEG）

＞1. 1%时，DEG在整个体系内所占比例较大，内交联逐渐达到一定的程度，胶膜的拉伸强度明显增大。另外，DEG的加入，分子内发生交联，聚氨酯为网状结构，在一定外力下，分子之间难以发生位移，导致断裂伸长率下降。综合考虑，选择

w（DEG）=1. 1%较适宜。

采用N210、TDI、DMPA和DEG为主要原料合成了水性聚氨酯，当R= 1. 7～1. 8，w（DMPA）=4. 5%左右、扩链剂选用DEG且w（DEG）=1. 0%～1. 5%时，所制得的60%高固含量水性聚氨酯乳液稳定，力学性能较好。

【相关文献】

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水性聚氨酯

水性聚氨酯引言为了减少涂料对环境的污染和对消费者健康的损害, 许多国家对溶剂型涂料的限制越来越严格, 从而使涂料由溶剂型向水基型的转变成为必然。早在2005 年我国就已开始控制新的溶剂型涂料生产企业的审批, 到2008 年将对溶剂型涂料的生产和销售实行控制。低污染涂料的发展方向有水性化、高固体分化和粉末化三种。与其他两种涂料相比, 水性涂料因为具有来源方便、易于净化、成本低、黏度低、良好的涂布适应性、无毒性、无刺激及不燃性等特点, 已成为环境友好型涂料的主要发展方向。一、水性聚氨酯涂料的性能聚氨酯( PU) 涂料是涂料业中增长速度最快的品种之一。水性聚氨酯( WPU) 涂料是以水性聚氨酯树脂为基础, 以水为分散介质配制的涂料, 除具有水性涂料的特点以外, 它还有以下突出的优点: 1)涂膜对塑料、木材、金属及混凝土等表面的附着力好, 抗磨性、耐冲击性好。脂肪族聚氨酯水性涂料的户外耐久性好, 综合性能接近溶剂型聚氨酯涂料 2) 和其他乳胶涂料相比, 其低温成膜性好, 不需要成膜助剂, 也不需要外加增塑剂、乳化剂或分散剂。 3) 容易通过交联反应进行改性, 可提高耐溶剂性和抗化学性, 改进耐水性, 对颜料( 包括金属颜料) 有良好的适应性, 也可提供高光泽

涂膜。所含羟基可以适用一些交联剂和固化剂, 可进一步改进涂膜性能。 4) PU 分子具有可裁剪性, 结合新的合成和交联技术可有效控制涂料的组成和结构, 为改进其性能提供了更多的途径。WPU 诸多的优点, 使其成为目前发展最快的涂料品种之一。 2 水性聚氨酯涂料的研究进展WPU 分为单组分和双组分。单组分WPU 涂料聚合物的对分子质量较大, 成膜过程中一般不发生交联反应, 具有施工方便的优点; 双组分WPU涂料由含羟基的水性树脂和含异氰酸酯基的固化剂组成, 施工前将两者混合, 成膜过程中发生交联反应, 涂膜性能好。由于在水性聚氨酯分子中引入了亲水基团, 所以耐水性、耐溶剂性和耐候性等较差是WPU 涂料存在的主要问题, 为此, 近几年来国内外学者对WPU 的改性进行了大量研究, 并取得了很大进展。 2. 1. 1 制备方法单组分聚氨酯水分散体涂料的制备方法通常有强制乳化法和自乳化法。强制乳化法是将PU 预聚物缓慢加入到含乳化剂的水中, 形成粗粒乳液, 再送入均化器形成粒径适当的乳液。该法制备的PU 乳液胶体稳定性较差, 一般适用于材料的表面处理。PU 乳液涂料的制备多采用聚合物自乳化法, 即在聚合物链上引入适量的亲水基团, 在一定条件下自发分散形成乳液[11]的方法。 2. 1. 2 交联改性

聚氨酯的性能及其改进

聚氨酯的性能及其改进 1. 聚氨酯的性能主链含—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。聚氨酯和其他高分子材料一样,其性能受多方面因素的影响。主链分子结构的基本构成、分子量、分子间的作用力、结晶倾向、支化和交联,以及取代基的性能、位置和体积大小。所以，由不同的原材料制得的聚氨酯在性能上存在着一定的差异。选用不同的扩链剂和交联方法对性能都将产生不同程度的影响。采用低分子二胺做扩链剂,在基体内生成强极性、耐水解的脲基,使得制品表现出优良的抗拉伸强度和抗撕裂强度,但扯断伸长率和耐候性却比较差。而二醇扩链剂则能同时赋予PU 优良的耐候、抗拉伸和抗撕裂性能。在工业生产过程中,催化剂的选用对产品的性能也存在着重要的影响。常用的催化剂有两类:叔胺类和有机锡类。不同类型的催化剂在反应过程中所起到的作用存在着差异。叔胺类催化剂主要催化水与异氰酸酯的反应,有机锡类化合物主要对醇与异氰酸酯的反应起作用,而对水的催化作用较小。在工业中由于用水做发泡剂用,所以经常同时选用叔胺和有机锡类作为混合催化体系。 2. 水性聚氨酯（PU）性能改进传统方法制备的水性PU结构中有—COOH、—SO —、—OH、—O —等亲水基团,这些基团的存在使水性PU产品耐水性、耐溶剂性、耐热性等性能降低,为了弥补传统方法的不足,研究人员进行了很多改性工作。由于物理共混方法改性对材料性能改良的局限性,人们越来越多地采用化学改性的方法。秦玉军等以端羟基液体聚丁二烯(嘞)、氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷(PS)、异氟二酮二异氰酸酯(IPDL)为原料制备预聚体,利用多元胺(MOCA)为固化剂,合成一系列氨基硅油改性的聚氨酯.通过对材料的力学性能、动态力学性能、表面水接触角和对材料进行的ESCA表面分析表明,HTPB - IPDI型聚氨酯具有优

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。本文就氟代聚氨酯的制备及其性能研究进行了比较全面的研究。氟代聚氨酯的研究可以为开发新型聚氨酯材料及其新型应用提供参考。但是，氟代聚氨酯在开发应用过程中仍然存在一定的难点，如如何控制和优化分子量等参数。因此，未来仍有许多有待探索的研究课题，将为氟代聚氨酯的应用发展带来新的突破。以上就是以《含氟水性聚氨酯的制备及其性能研究》为标题，写一篇3000字的中文文章的内容。氟代聚氨酯具有优异的机械性能、耐热性、耐腐蚀性、耐磨性和内部结构稳定性的特点，广泛用于航空航天、汽车制造、石油化工、水处理设备和军用装备等领域。氟代聚氨酯的制备及性能研究是一项具有活力的研究课题，主要从氟量控制、分子量控制、分子量分布、氟原子在聚氨酯中的形式和分布、机械性

水性聚氨酯的性能以及特点

随着经济高速发展，环保要求越来越高，国内许多单位都积极投入到水性聚氨酯的研发中，据不完全统计，目前我国水性PU胶粘剂的科研、生产单位已有上百家。水性PU胶粘剂具有耐低温、柔韧性、粘接性能好、胶膜物性可调节范围宽等优点，已在植绒、多种层压制品的粘合（包括薄膜、织物、棉或化纤、无纺布、纸张、食品包装复合塑料薄膜等）、汽车内饰材料的粘接、木工、压敏胶、制鞋等领域得到广泛应用。 1.植绒胶粘剂水性聚氨酯具有优良的柔韧性，性能超过了丙烯酸乳液胶粘剂，可用作植绒胶。如许戈文等人研制出的环氧改性聚氨酯阳离子乳液体系，其粘附力、耐水性、耐溶剂性、手感等方面性能优异。 2.层压制品及复合包装聚氨酯胶粘剂中含有异氰酸酯基（-Nc0）和氨基甲酸酯基（-NHCOO-），与含有活性氢的材料有着优良的粘接力，还可与被粘材料产生氢键作用，使粘合更加牢固。聚氨酯胶粘剂的配方可调，胶层从柔性到刚性可任意调整，适合多种材料复合包装及层压复合的要求。另外由于胶膜气味小、无毒，特别适用于食品包装复合薄膜及装饰用复合胶粘剂。安徽大学绿色高分子材料重点实验室研制的PU-5080水性聚氨酯胶粘剂可用于磁层压、织物处理、材料粘合等领域，固含量（30±1）％，PH值6～9，断裂伸长率>400％，拉伸强度>13MPa。 3.木材胶粘剂木材加工是胶粘剂最大的应用领域。胶合板、纤维板、刨花板常用的胶粘剂有脲醛、三聚氰胺-甲醛、酚醛树脂胶等。采用‘三醛树脂’制造复合板材，一般要求木材水分质量分数在2％以内，而未经干燥处理的木材水分质量分数在10％左右甚至更高，需要经过干燥处理才能进行复合加工，否则压制时可能产生爆裂。另外，三醛树脂在粘接及制品使用过程中会产生有刺激性气味的甲醛，对环境造成污染。脲醛胶粘的制品耐水性较差，聚醋酸乙烯乳液则耐水性及耐热性均不佳，热压时易透胶。而采用乙烯基水性聚氨酯胶粘剂可克服以上缺点，能在室温下胶接木材，具有初粘性高，对较湿的木材也能适应等优点。胶层的耐热性和耐老化性能良好。日本首先开发了水性乙烯基PU系木材胶粘剂，简称API，后改名为水性高分子-异氰酸酯系木材胶粘剂（WPI）。该类胶粘剂初粘性高，可常温胶接，最终粘接强度高，胶层耐水、耐久性良好，粘接木材时受压时间短，操作简便，胶粘剂呈中性，对木材无污染。 4.鞋用胶粘剂前几年我国一些三资鞋厂已开始使用水性PU胶。目前每年单从我国出口到国外的4大名牌（Nike等）所用的水性PU胶就达到2万t。由于国产水性PU胶在固化速度、初粘性、耐热性等方面均不及溶剂型胶，因此国内市场上的鞋用水性PU基本上为进口产品。 5.压敏胶乳液压敏胶的用途是制造胶带、不干胶标签等，也可直接使用，广泛用于办公、建筑、家具、车辆等领域。目前丙烯酸类乳液使用较多。而考虑到耐老化、耐寒、粘接强度、透明性、无毒等因素，聚氨酯可成为水性压敏胶中一种新型优良品种。

磺酸型水性聚氨酯的研究进展

磺酸型水性聚氨酯的研究进展综述了磺酸型水性聚氨酯乳液（SWPU）的制备、性能以及国内外研究进展。介绍了其应用领域和国内外应用情况，并对SWPU的发展及应用前景进行展望。标签：磺酸盐；水性聚氨酯（WPU）；合成；改性在聚氨酯主链或侧链上引入带电荷的离子基团，制成聚氨酯离子聚合体，这种带离子的聚合体分散到水中形成自乳化型水性聚氨酯（WPU）[1]。水性聚氨酯节能环保，已被广泛用于涂料、胶粘剂、油墨、生物材料、建筑材料、汽车和纺织品等领域[2]。目前应用最多的是羧酸型WPU，其亲水单体形成的是弱酸弱碱盐，离子强度低，稳定的WPU分散体需要羧酸盐亲水单体量较多，还存在对非极性基材润湿性差，初粘性低，耐电解质性、耐酸碱性和耐高低温性能较差等缺点。与羧酸盐型水性聚氨酯相比，磺酸型水性聚氨酯（SWPU）更易得到高固含量的产品，其耐酸碱性、耐热及耐水性都有很大的改善，且无需使用中和剂，具有良好的经济价值和市场前景[3～5]。按照亲水单体的不同，可以将SWPU分为含小分子磺酸盐亲水单体的SWPU和含大分子磺酸盐亲水单体的SWPU。 1 前以小分子磺酸盐为亲水单体的SWPU 1.1 乙二胺基乙磺酸钠鲍俊杰，张海龙等[6]以乙二胺基乙磺酸钠（AAS-Na）为亲水单体，聚己二酸新戊二醇酯（PNA）、聚己二酸-1，4-丁二醇酯（PBA）、聚己二酸乙二醇丁二醇酯（PEBA）等长链多元醇，异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）等二异氰酸酯为原料，采用丙酮法合成了高固含量磺酸型聚氨酯分散体[7～16]。其合成方法是：将真空脱水后的大分子多元醇加入到有N2保护的烧瓶中，控温70～85 ℃，机械搅拌；加入二异氰酸酯、催化剂二月桂酸二丁基锡，反应一定时间后，加入小分子二元醇扩链剂、稀释剂丙酮，在80 ℃反应，直到体系中的异氰酸酯基含量达到一定值时，停止加热，冷却到室温后加入乙二胺基乙磺酸钠（AAS-Na）亲水单体，反应一定时间后加入计量的去离子水高速分散乳化；最后加入乙二胺扩链，一段时间后减压脱丙酮，得到SWPU。研究发现，当磺酸盐用量为1.5%时，SWPU的综合性能最好，固含量为50%，黏度为37 mPa·s，胶膜的拉伸强度为14.06 MPa。 Wilhelm Thoma等[17，18]在合成时加入二羟甲基丙酸（DMPA）为羧酸盐亲水扩链剂。合成磺酸/羧酸型水性聚氨酯乳液，加入适当的助剂可以作为皮革、纺织品的涂层，具有透湿透气的功能。 1.2 己二胺单丙磺酸钠

水性聚氨酯

序列号：课程论文课程名称：精细化工工学生学院：轻工化工学院专业班级：化学工程与工艺<4> 学号：学生姓名：

水性聚氨酯树脂的研究现状 XXX （广东工业大学轻工化工学院广州市番禺区大学城外环西路100号510006）摘要：综述介绍了水性聚氨酯树脂的研究现状，重点介绍了水性聚氨酯树脂的研究现状、生产厂家、市场以及生产工艺，以及未来的发展趋势。关键词：水性聚氨酯；应用；进展；前景一、前言聚氨酯具有耐磨、耐化学药品、耐低温、柔韧性好及粘合强度大、硬度可调范围广等特点，在弹性体、泡沫塑料、涂料及粘合剂等领域已获得广泛的应用。20世纪60年代以来本体型及溶剂型聚氨酯的优异性能已获得各行业的广泛承认，但由于其应用过程中的有机溶剂及残留异氰酸酯具有毒性，严重污染环境，从而限制了其进一步的发展。随着人们环保。能源意识的增强，特别是各国环保法规对涂料体系中有机挥发物（VOC）含量的限制，促进了水性涂料为代表的低污染型涂料的发展。水性聚氨酯是以水分散介质，将聚氨酯（PU）以不同的方法分散于其中，形成稳定的二元胶态体系。在应用的过程中水性聚氨酯失去水分后聚氨酯高分子再次聚集，通过氢键、分子间力及化学交联等相互作用形成新的高分子聚集形态，从而达到或接近同类PU弹性体性能，形成具有一定性能的水性聚氨酯材料。水性聚氨酯材料以水为分散介质，故与溶剂型聚氨酯及其他聚氨酯材料相比具有无毒、不燃，使用安全可靠、不污染环境，粘合性、成膜性、相容性好，且机械性能优良等诸多优点。二、国内外水性聚氨酯材料的开发现状 1、聚丙烯酸酯改性聚氨酯聚丙烯酸酯（PA）树脂具有优异的耐光性、耐候性，受紫外光照射不易黄变，耐酸碱盐

IPDI／HDI型水性聚氨酯分散体的合成及性能研究

IPDI／HDI型水性聚氨酯分散体的合成及性能研究来源: 作者: 发布时间:2009-10-29 摘要：以脂肪族异氰酸酯[异佛尔酮二异氰酸酯(1PDl)、六次甲基二异氰酸酯(HD，)1、聚醚(N-220)为主要原料，通过丙酮法合成了水性聚氨酯(WPU)分散体。探讨了门(1PDI中 -NCO)：门(HDI中-NCO)比例、后扩链剂用量和交联度等对WPU胶膜力学性能和耐溶剂(水和乙醇)性能的影响。结果表明：随着n(1PDI中-NCO)：门(HDI中-NCO)比例的增加，WPU胶膜的拉伸强度提高，断裂伸长率、耐水性和耐乙醇性均下降；当门(1PDI中-NCO)：门(HDI中-NCO)二0．25：1B寸，WPU胶膜的吸水率只有6％；随着后扩链剂用量或交联度的增加，WPU 胶膜的拉伸强度提高、断裂伸长率下降。 0 前言水性聚氨酯(WPU)是以水为分散介质的二元胶体体系，它不仅具有溶剂型聚氨酯(PU)的优点(如优良的耐低温性、柔韧性好和粘接强度高等)，而且还具有不燃、气味小、不污染环境、节约能源和操作加工方便等优点。目前，WPU已在涂料、胶粘剂(包括汽车内饰件、装饰材料、复合薄膜、鞋底和鞋帮等材料的粘接)和皮革涂饰剂等方面得到广泛应用。 WPU的原料价格随着国产化以及生产品种和规模的不断扩大而逐渐降低，使得WPU的研究和应用逐步趋于完善。目前，国内对芳香族异氰酸酯类WPU的研究报道较多，而对脂肪族异氰酸酯类WPU的研究则报道较少。随着人们生活水平的不断提高，环保、健康、高性能和综合性能优异的绿色产品已逐渐成为未来发展的主流，因此，环保性能更好的脂肪族异氰酸酯类WPU产品将越来越受到重视。本试验采用脂肪族异佛尔酮二异氰酸酯(1PD!)、六次甲基二异氰酸酯(HDl)和聚醚 (N-220)为主要原料，以乙二胺(EDA)为后扩链剂，制取IDPI／HDI型WPU分散体，并分析了原料配比、后扩链剂用量和交联度等对WPU性能的影响。 l 试验部分 1．1 试验原料异佛尔酮二异氰酸酯(1PDl)、六次甲基二异氰酸酯(HDl)，工业级，拜耳公司；聚醚(N-220)，工业级，山东东大化学品公司；一缩二乙二醇(DEG)，工业级，上海高桥化工厂；二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)，工业级，北京林氏精华化新材料公司；三乙胺(TEA)，分析纯，上海宁新化工试剂厂；二月桂酸二丁基锡(T—12)、辛酸亚锡(T—9)，分析纯，北京化工三厂；丙酮，工业级，上海东懿化学试剂公司；乙二胺(EDA)，分析纯，广州化学试剂厂；乙醇，分析纯，上海振兴一厂。 7．2 试验仪器 LM-智能电子拉力实验机，济南兰光；Nexus--870型盯—IR红外光谱仪，美国：Nicolel仪器公司。 1．3 WPU的制备在干燥氮气保护下，将真空脱水后的聚醚与IPDI／HDI按计量加人到三口烧瓶中，混合均匀后升温至85～90cC，反应2h；然后加入计量好的DEG扩链剂、TMP交联剂、DMPA、丙酮和几滴催化剂(T—9、T-12)，60-65℃反应5h后冷却至40℃，出料；将预聚体用TEA 中和，高速乳化后加入后扩链剂EDA稀释液进行扩链反应，得到WPU乳液；最后将该乳液减压蒸馏，脱除丙酮即可。 1．4 测试与表征 1．4．1 耐水性和耐乙醇性

聚氨酯研究进展

聚氨酯树脂的研究进展摘要：本文综述了聚氨酯目前研究热点，其中包括氟硅改性、水性化、非异氰酸酯聚氨酯和聚氨酯纳米复合材料的研究，指出了聚氨酯未来研究方向。关键词：聚氨酯；氟硅改性；水性；非异氰酸酯；纳米复合材料 Research progress of polyurethane Abstract：This article reviews the current research focus of polyurethane, including fluorine-modified, water-based, non-isocyanate polyurethane and polyurethane nano-composites,demonstrating future research directions of polyurethane. Keyword: polyurethane; fluorine-modified; non-isocyanate; nano-composites 引言聚氨酯树脂(PU)是一种重要的合成树脂，它具有优良的性能，如硬度范围宽、强度高、耐磨、耐油、耐臭氧性能优良，且具有良好的吸振，抗辐射和耐透气性能，具有高拉伸强度和断裂伸长率，良好的耐磨损性、抗挠曲性、耐溶剂性，而且容易成型加工，并具有性能可控的优点；它的产品形态多样，如泡沫塑料、弹性体、涂料、胶黏剂、纤维素、合成革等；因此广泛应用于交通运输、建筑、机械、家具等诸多领域。 1.氟硅改性氟硅改性聚氨酯是目前研究的热点之一，氟硅具有独特的化学结构，其表面能较低，因此在成膜过程中向表面富集，可赋予改性聚合物涂膜优良的耐水、耐油污、耐候、耐高低温使用性能以及良好的机械性能。常有两种: 一种方法是将含有羟基或胺基的硅氧烷树脂或单体与二异氰酸酯反应，将有机硅氧烷引到水性聚氨酯中，利用硅氧烷的水解缩合交联来改善聚氨酯的性能；另一种方法是在环氧硅氧烷作为后交联剂引入到体系中，形成环氧交联改性聚氨酯体系。Cheng(Cheng, Zhang et al. 2005)等人基于聚丙二醇（PPG），聚醚接枝聚硅氧烷（PE- PSI），2,4 - 甲苯二异氰酸酯（TDI），二羟甲基丙酸（DMPA）和1,4 -丁二醇（BDO）合成一个新颖的硅氧烷改性聚氨酯（PE- PSI）。Luo(Luo, Huang et al. 2010)等人基于异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），以二端羟烷基聚[甲基-（3,3,3- 三氟丙基）]硅氧烷（PMTFPS）为软段，聚己内酯（PCL）的混合软段的基础上，合成氟-硅氧烷改性聚氨酯系列。Linlin(Linlin, Xingyuan et al. 2007)等以2,4-甲苯二异氰酸酯、二端羟丁基聚二甲基硅氧烷（DHPDMS）、聚四氢呋喃醚二醇、1,4-丁二醇为主要原料合成了系列的有机硅改性聚氨酯（Si-PU）。硅烷改性聚氨酯的研究十分活跃，以聚氨酯为主链通过硅烷封端改性，是一个重要的发展方向。Mahdi(Mahdi, Syed Z. Rochester Hills et al. 2001)通过硅烷偶联剂改性聚氨酯，提高了聚氨酯密封胶对玻璃的粘接性，而且不用底涂剂，甚至可胶接油漆面和有机物污染的表面。Sun, DX(Sun, Miao et al. 2011)等用硅烷偶联剂（SiCA）改性功能化的纳米二氧化硅聚氨酯，提高其热稳定性、

二乙醇胺开环环氧树脂改性水性聚氨酯的合成及性能研究

二乙醇胺开环环氧树脂改性水性聚氨酯的合成及性能研究王继印;黄毅萍;陶灿;俞斌;解芝茜;李磊;许戈文【摘要】采用二乙醇胺(DEOA)开环环氧树脂E-44制得端羟基环氧树脂(E-OH),用E-OH合成一系列羟基环氧改性水性聚氨酯(EWPU)乳液,并研究了E-OH添加量对EWPU乳液的粒径及涂膜性能的影响.核磁氢谱(1H NMR)测定了E-OH的结构和开环率,傅里叶红外光谱(FT-IR)确定了水性聚氨酯(EWPU)的结构,激光粒度仪测定了EWPU乳液粒径,热重(TG)测定了EWPU的耐热性能.结果表明:随着E-OH添加量增大,EWPU预聚体黏度增大,乳液粒径增大,乳液稳定性下降.另外,随着E-OH添加量增大,EWPU胶膜吸水率、溶胀度、拉伸强度和断裂伸长率均出现先增加后降低的特点.EWPU胶膜力学强度最高可以达到26.69 MPa,断裂伸长率最高可以达到428.35％.综合分析实验数据得到E-OH在EWPU体系的最佳加入量为2.5％～3.5％. 【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2014(044)002 【总页数】7页(P32-38) 【关键词】二乙醇胺;环氧树脂;改性;水性聚氨酯【作者】王继印;黄毅萍;陶灿;俞斌;解芝茜;李磊;许戈文【作者单位】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230601;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230601;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230601;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230601;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230601;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230601;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230601 【正文语种】中文【中图分类】TQ630.4+3 水性聚氨酯材料因其独特的环保优势而受到人们的广泛关注。但是普通的水性聚氨酯具有初始黏度低、耐水性差、稳定性不好等缺点，为了改善这些缺点，人们利用丙烯酸酯、环氧化合物、有机硅、有机氟、橡胶等改性聚氨酯以降低成本，提高初粘性、粘结强度、耐化学品性及表面性能［1］。其中环氧改性水性聚氨酯是人们研究比较多的一种改性方法。环氧树脂的刚性和附着力强，光泽、稳定性、硬度等性能好，但柔韧性和耐磨性不及聚氨酯，配用适量的环氧树脂进行改性可以改善聚氨酯的性能;另外环氧树脂为多羟基化合物，它在与聚氨酯反应中可以将支化点引入聚氨酯主链，形成部分网状结构而使性能更为优异［2］。传统的环氧改性水性聚氨酯方法是在合成水性聚氨酯过程中将环氧树脂加入反应体系，利用环氧树脂中的仲羟基与异氰酸酯反应从而接枝到水性聚氨酯分子链中［3］。该方法工艺简单，效果显著，但是该工艺合成的聚合物中环氧树脂分子在聚氨酯末端，不能大幅度提高水性聚氨酯的力学强度。由于环氧环的反应活性比较高，容易被带活泼氢的物质开环，故人们又研究了乳酸开环环氧树脂改性水性聚氨酯的合成及性能［4］及硅烷偶联剂KH550开环环氧树脂改性水性聚氨酯涂料的合成及性能［5］。但是由二乙醇胺开环环氧树脂，同时控制其开环率，并将所制得的端羟基环氧树脂用来合成水性聚氨酯还鲜有报导。二乙醇胺含有1个仲氨基和2个羟基，而且仲氨基反应活性比较高。仲氨基可以

KH-550对水性聚氨酯性能的影响及机理分析

KH-550对水性聚氨酯性能的影响及机理分析张翔;刘常锋;董擎之【摘要】以2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,聚四氢呋喃二醇(PTMG)和聚己二酯1,4-丁二醇酯(PBA)为软链段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬链段,成功制备了固含量50％以上低黏度γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改性的水性聚氨酯(WPU)乳液.对乳液和胶膜进行了物性表征和研究,分析了KH-550改性WPU的作用机理.实验发现当KH-550加入量为预聚体质量分数2％时,其改性的WPU的综合物性最佳,此时乳液固含量在50％左右,乳液粒径小于130 nm,黏度低于 400mPa·s;胶膜的拉伸强度大于35 MPa,断裂伸长率大于750％,吸水率低于5％.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2017(047)003 【总页数】7页(P37-43) 【关键词】水性聚氨酯;羧酸型;高固含量;γ-氨丙基三乙氧基硅烷【作者】张翔;刘常锋;董擎之【作者单位】华东理工大学材料科学与工程学院,上海200237;华东理工大学材料科学与工程学院,上海200237;华东理工大学材料科学与工程学院,上海200237【正文语种】中文【中图分类】TQ630.4 *通信联系人随着人们生活品质的提高，国家对环保的重视，水性聚氨酯(WPU)以其安全环保、

性能优异的特点越来越广泛地应用于室内装修、皮革涂饰、胶粘剂等行业[1-2]。目前，国内市场上WPU的固含量大都在20%～40%。由于固含量较低，存在产品的运输和贮存成本高、初粘性低、成膜速度慢、能耗高等缺点[3]。在现有的对水性聚氨酯的研究报道中，稳定性好、固含量高、机械性能好、耐水性优良等综合性能优异的WPU还较为少见。自乳化法制备WPU的过程需要引入亲水性基团。亲水基团的引入提高了聚氨酯分子的亲水性，提高了乳液的分散性，但是同时也降低了材料的耐水性[4]。由于WPU的最终使用形式是胶膜，若实际应用过程中遇水容易水解，则会影响到材料的使用寿命。WPU结构上的特点使其性能与溶剂型聚氨酯还存在一定的差距。硅氧烷具有表面能低、耐候性及耐水性好等特点[5]，通过使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对WPU进行改性，可以提高WPU的耐水性、耐热性、力学强度等性能，从而扩大WPU的使用范围。本文结合丙酮法和预聚体分散法的特点成功制备了固含量50%以上、低黏度、综合性能优异的KH-550改性WPU，并分别对WPU乳液和胶膜的性能进行了分析，研究了KH-550改善WPU产品性能的机理。 1.1 实验原料异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)：工业级，烟台万华聚氨酯股份有限公司；聚己二酯1，4-丁二醇酯(PBA-1000)、聚四氢呋喃醚二醇 (PTMG-1000)：工业级，日本三菱化学株式会社；二羟甲基丙酸(DMPA)：纯度99%，国药集团化学试剂有限公司；γ-氨丙基三乙氧基硅烷 (KH-550)：纯度98%，国药集团化学试剂有限公司；乙二胺 (EDA)、三乙胺 (TEA)、丙酮：分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司；二月桂酸二丁基锡(DBTDL)：化学纯，国药集团化学试剂有限公司。 1.2 合成方法实验控制DMPA的含量为3.5%，n(PBA-1000)∶n(PTMG-1000)=3∶1，n(—NCO)∶n(—OH)=1.7，改变KH-550用量，制备系列KH-550改性WPU。

水性聚氨酯的研究进展20100103

水性聚氨酯地制备方法水性聚氨酯地合成方法有外乳化法和自乳化法种. 外乳化法这是最早制备水性聚氨酯地方法.在适当分子量地聚氨酯预聚体或其溶液中，加入乳化剂，经强剪切力作用分散于水介质中并用二元胺扩链，即可制得聚氨酯乳液或分散液.外乳化法制备水性聚氨酯存在一些缺点：()分散液粒径较大且分布宽，贮存稳定性差，乳化剂地加入对成膜后胶膜地耐水性、强韧性和粘接性有很大地影响；()乳化剂用量大；()反应时间长.因此，目前已基本不用此方法.个人收集整理勿做商业用途自乳化法自乳化法是在制备聚氨酯分散液地过程中引入亲水性成分，不需添加乳化剂.由于聚氨酯分子中含有亲水性地成分，所以在乳化阶段无需强力搅拌而自身分散形成乳液.该方法制成地分散液粒径较小，分布窄，成膜后胶膜地力学和其它应用性能优良.个人收集整理勿做商业用途在自乳化法地各方法中，其共同特点是首先制备分子量中等、端基为一地聚氨酯预聚体，不同点在于扩链过程.根据扩链反应地不同，自乳化法又可分为丙酮法、预聚体混合法、熔融分散缩聚法和酮亚胺酮联氮法等.个人收集整理勿做商业用途 3.2.1丙酮法将端异氰酸酯聚氨酯预聚体在溶剂中与含有亲水性基团地扩链剂反应，形成高相对分子质量地离聚体.所用溶剂必须是低沸点且能与水共溶，常用丙酮，故名丙酮法.此法地优点是丙酮地沸点低，与水互溶，整个体系均匀，操作方便，反应后易蒸除.由于使用了丙酮，降低黏度地同时也降低了浓度，有利于在乳化之前制得高相对分子质量地预聚体，所得分散液地膜性能较好.缺点是反应过程耗用大量溶剂，工艺复杂，成本高，效率低，安全性差，不利于工业化生产.个人收集整理勿做商业用途 3.2.2预聚体混合法含端基地预聚体，当分子量不太高、黏度较小时，可不加或加少量地溶剂，直接用亲水性单体将其部分扩链.分散过程需在低温下进行，以降低与水地反应活性，然后再用反应活性高地二胺和三胺在水中进行扩链，生成高分子量地水性聚脲聚氨酯.此方法中，预聚体地黏度控制十分重要，否则分散将很困难.为降低反应物黏度且便于分散在水中，可向反应体系中加入少量溶剂，反应后根据情况可不用蒸除溶剂.该方法避免了大量使用有机溶剂，工艺简单，便于工业化连续生产，但扩链在多相体系中，控制比较难.个人收集整理勿做商业用途3.2.3熔融分散缩聚法这是一种无溶剂制备水性聚氨酯地方法.首先合成带有亲水性离子基团和端基含有地聚氨酯预聚体，然后把该预聚体与尿素或氨进行加聚反应，生成聚氨酯双缩二脲或含离子基团地端脲基低聚物，最后把低聚物在熔融状态下与甲醛水溶液发生缩聚反应和羟甲基化反应，形成含羟基地聚氨酯双缩二脲，用水稀释后即可得到稳定地水性聚氨酯分散液.该方法具有反应过程中不需要有机溶液，工艺简单易于控制，配方可变性大，不需要特殊设备等优点，因此具有广阔地发展前景.个人收集整理勿做商业用途 3.2.4酮亚胺硼联氮法酮亚胺硼联氮法与预聚体法类似，不同之处在于扩链阶段，用酮亚胺或酮联氮代替二元伯胺进行水相扩链.酮亚胺或酮联氮遇水反应释放出二胺或肼，然后对预聚体进行扩链.由于释放反应地制约，扩链反应能够平衡地进行，得到性能良好地水性聚氨酯脲分散液.个人收集整理勿做商业用途 3.2.5保护端基乳化法此法是在乳化前先用酚类、甲乙酮亚胺、吡咯烷酮、亚硫酸氢钠等封闭剂把预聚体地端基团

水性聚氨酯实验方案

水性聚氨酯树脂防水涂料的制备及性能研究实验方案指导老师：苏晓磊组员：李谦，吴钵，赵文杰一、问题的提出随着社会的发展和科技的进步，目前大部分地方使用的聚氨酯树脂都为溶剂型聚氨酯树脂。这些有机溶剂的使用会造成各种危害，如操作者的健康、环境污染、储存运输等安全隐患。而且溶剂的挥发和回收还会造成资源和能源的浪费，也不符合国家节能减排的产业政策。随着经济的发展和全球一体化环保和能源问题也引起各个国家的重视。因此各个国家开始思考是不是可以发明一种新型的聚氨酯树脂防水材料来代替溶剂型聚氨酯树脂防水材料，因此就有了发展和使用水性聚氨酯树脂替代目前的溶剂型树脂材料的想法产生。 [ 1] 聚氨酯 ( PU ) 是由含羟基、羧基、氨基等官能团的化合物与含异氰酸酯基化合物反应得到的高分子化合物, 分子主链中除含有许多重复的氨基甲酸酯键(-NH COO -) 外, 还含有醚键、酯键、脲键、脲基甲酸酯键。聚氨酯被誉为性能最优异的树脂, 以其制得的涂料具有许多优异的性能, 如高硬度、耐磨损、柔韧性好、耐化学品、附着力强、成膜温度低、可在室温固化等。但是, 传统的溶剂型聚氨酯涂料在制备和施工的过程中都需添加不少有机溶剂, 对人类健康和环境造成危害。此外, 双组分聚氨酯涂料中游离的多异氰酸酯(如 TDI) 对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用, 长期接触会引起慢性支气管炎等疾病。目前日本、德国、意大利等发达国家已开始使用水性聚氨酯树脂替代溶剂型聚氨酯树脂采用人工合成。我国由于水性聚氨树脂开发比较迟目前未经改性的水性聚氨酯树脂还不能用于各个行业。目前已有许多改性的水性聚氨酯树脂产品，如专利号CN101348554、CN1884335、CN1854165、CN1772786、CN1611522等等。这些水性聚氨酯树脂尽管使用原料和生产工艺有所不同，但产品只能用于涂料和粘合剂，应用范围还是非常局限的。

γ射线辐射制备聚醚型水性聚氨酯的性能研究

γ射线辐射制备聚醚型水性聚氨酯的性能研究酒永斌;翟宇;曹巍;翟彤;曾心苗;王连才【期刊名称】《涂料技术与文摘》【年(卷),期】2014(35)11 【摘要】以γ射线辐射技术制备了固含量为48%的聚醚多元醇（PPG）为软段的交联型水性PU （WPU）。对乳液的机械稳定性、黏度及粒径进行了测试，研究了辐照剂量对乳液性能的影响，研究了乳液浇铸膜的力学性能、吸水率等性能的变化。结果表明，研究制备的交联型乳液具有较好的稳定性，平均粒径在0.3μm左右，辐照交联后，乳液的粒径变化不大，浇注膜拉伸强度提高了100%以上，而断裂伸长率降低；提高乳液成膜温度可以大幅降低膜的吸水率。【总页数】3页(P29-31) 【作者】酒永斌;翟宇;曹巍;翟彤;曾心苗;王连才【作者单位】辐射新材料北京市重点实验室，北京市射线应用研究中心，北京100015;辐射新材料北京市重点实验室，北京市射线应用研究中心，北京100015;辐射新材料北京市重点实验室，北京市射线应用研究中心，北京100015;辐射新材料北京市重点实验室，北京市射线应用研究中心，北京100015;辐射新材料北京市重点实验室，北京市射线应用研究中心，北京100015;辐射新材料北京市重点实验室，北京市射线应用研究中心，北京100015 【正文语种】中文【中图分类】TQ630.7

【相关文献】 1.辐射法制备内交联聚醚型水性聚氨酯的研究∗ [J], 酒永斌;翟宇;曹巍;翟彤;曾心苗;王连才 2.聚醚型氨基硅油改性水性聚氨酯的制备与性能研究 [J], 吴晓波;伍胜利;何国平;李晓萱 3.聚醚型芳香族水性聚氨酯乳液的制备和性能研究 [J], 李凤妍;梁永标;王平华 4.γ射线辐射聚合制备吸油凝胶及其性能研究 [J], 唐刚; 王晨宇; 王鑫; 宋磊; 胡源 5.聚醚型硅油改性水性聚氨酯的制备与性能研究 [J], 伍胜利;吴晓波;李晓萱因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买

超支化水性聚氨酯的合成与性能研究

超支化水性聚氨酯的合成与性能研究韩文松【摘要】以季戊四醇为"核",N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯为支化单体,用逐步聚合的方法合成第三代超支化聚酯;将其引入到水性聚氨酯中,合成超支化水性聚氨酯;对其结构和性能用红外光谱、激光粒度分析仪、动态力学分析、X射线衍射、热重分析等进行表征.结果表明:超支化水性聚氨酯的粒径分布较水性聚氨酯的粒径分布宽;超支化水性聚氨酯和水性聚氨酯都为无定型结构;超支化水性聚氨酯的玻璃化温度在35℃左右,稍高于水性聚氨酯的玻璃化温度;超支化水性聚氨酯的热稳定性和力学性能优于水性聚氨酯. 【期刊名称】《山东轻工业学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(030)005 【总页数】6页(P14-19) 【关键词】水性聚氨酯;超支化水性聚氨酯;超支化聚酯;合成【作者】韩文松【作者单位】齐鲁工业大学化学与制药工程学院,山东济南250353 【正文语种】中文【中图分类】TQ323.4 水性聚氨酯是利用多异氰酸酯(含-NCO基团)或其加成物与含活泼氢(主要是羟基中的活泼氢)的聚多元醇和亲水扩链剂等的加成反应制备的[1-2]。水性聚氨酯的合成可分为：外乳化法和自乳化法。目前,水性聚氨酯的合成多以自乳化法为主，即在

聚氨酯大分子中引入-COOH、-SO3、-OH、-O-等亲水基团。由于这些亲水基团的存在及聚氨酯树脂本身的一些不足之处，使水性聚氨酯产品在耐水、耐溶剂、耐候等方面表现较差，因此人门采用了各种方法对水性聚氨酯树脂进行改性[3-5]。超支化聚合物是最近几十年发展起来的一种新型高分子材料，它具有高度支化的分子结构，分子间具有较少的链缠结，含有大量的末端官能团，具有粘度低、活性高、溶解性好等优点。超支化聚合物已经被广泛应用于涂料、塑料加工、光电材料、纳米材料等许多领域[6-8]。本文将超支化聚合物应用于水性聚氨酯，首先合成第三代超支化聚酯，将其在乳化过程中引入到水性聚氨酯中，得到超支化的水性聚氨酯；对其结构和性能用红外光谱、激光粒度分析、动态力学热分析、热重分析等进行了表征，并与未改性的水性聚氨酯在性能上进行了比较。 1.1 试剂季戊四醇、丙烯酸甲酯、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、三乙胺、丙酮、二乙醇胺、2，2-二羟甲基丙酸(DMPA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、对甲基苯磺酸(p-TSA) 均为分析纯；二月硅酸二异丁基锡(DBTDL，分析纯)，购自西格玛奥德里奇(Sigma-Aldrich)化学有限公司；聚醚二元醇2000(工业级)。 1.2 仪器与设备 Nicolet-750型傅里叶变换红外光谱仪，欧美克激光粒度仪LS-800，动态热分析仪，X-射线衍射仪(XRD)，Q600型热重分析仪，万能性能测试机。 1.3 第三代超支化聚酯的合成首先合成支化单体N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯[9]。然后将季戊四醇(0.1362 g)溶于20 mL二甲基甲酰胺并加入到装有磁力搅拌器、温度计、氮气进出口和分水器的四口烧瓶中，升温到120 ℃，并加入少量对甲苯磺酸催化剂。将N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯(5.354 g) 逐滴加入到上述溶液中，在120 ℃下反应6 h。反应完成后在真空条件下蒸出溶剂二甲基甲酰胺，得到第三代超支化聚酯。反应机理如

聚氨酯研究报告

聚氨酯研究报告一、研究背景聚氨酯是一种新型的高分子材料，以其优良的物理性能、耐磨性能和机械性能而广泛应用于各个领域，如建筑、航空航天、汽车制造、化学工业、军工等，受到越来越多的关注。聚氨酯的研究领域很广，包括合成工艺研究、新型聚氨酯的开发研究、聚氨酯材料的结构表征、性能研究以及应用研究等。本研究的目的是探究聚氨酯的合成工艺、新型聚氨酯材料的开发、基本性能和应用研究，为聚氨酯的应用提供技术支持。二、研究内容（一）聚氨酯的合成工艺研究聚氨酯的合成工艺可以分为水热法、溶剂热法和空气下热法三种。其中，水热法是最常用的一种，它的优点是运行简单、产品质量好，但是受到其他因素的影响，如溶剂、温度、时间等，关键是要控制最佳合成条件，以获得最佳的产品性能。（二）新型聚氨酯材料的开发研究新型聚氨酯材料可以通过合成不同的组分，如氨基酸、酯单体、交联剂等，来改变聚氨酯材料的性能，从而研制出不同性能的聚氨酯材料。（三）聚氨酯材料的结构表征聚氨酯材料的结构表征可以通过热重分析（TGA）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、热分析仪（DTA）等技

术来进行。（四）聚氨酯材料的性能研究聚氨酯材料的性能研究包括密度、机械性能、耐磨性能、耐冲击性能、耐化学性能、热稳定性能、电绝缘性能等，应用测试可以了解聚氨酯材料的性能特点，从而为聚氨酯材料的应用提供技术支持。（五）聚氨酯材料的应用研究聚氨酯材料的应用研究包括航空航天、汽车、建筑、军工等领域。在航空航天领域，聚氨酯材料可以用于制造航空发动机零部件；在汽车制造领域，聚氨酯材料可以用于制造汽车内饰、隔音材料等；在建筑领域，聚氨酯材料可以用于建筑装饰等；在军工领域，聚氨酯材料可以用于制造军用设备等。三、结论聚氨酯材料具有优良的物理性能、耐磨性能和耐冲击性能，由于其广泛的应用，受到越来越多的关注。本研究从聚氨酯的合成工艺、新型聚氨酯材料的开发、结构表征、性能研究以及应用研究方面，提出了聚氨酯的研究方法和思路，以期能够使聚氨酯材料的应用更好地发挥其优良的性能和优势。

水性聚氨酯拉伸性能的研究

水性聚氨酯拉伸性能的研究以2，4-甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚醚二元醇（N210，Mn=1 000）为主要原料，以二羟甲基丙酸（DMPA）为亲水扩链剂，以一缩二乙二醇（DEG）為小分子扩链剂，以三乙胺（TEA）和强碱（NaOH）为中和剂，采用逐歩预聚法，制备出了水性聚氨酯乳液，分别讨论了—NCO/—OH比值、DMPA含量及不同扩链剂种类等因素对其力学性能的影响。关键字：水性聚氨酯；制备；力学性能近年来，无污染、环境友好型水性聚氨酯成为研究热点[1，2]。由于其独特的分子结构及聚集状态，使得水性聚氨酯胶膜具有优异的力学性能、柔韧性、耐磨性、附着力、耐老化性和耐化学品性等特点，可广泛用于印染[3]，轻纺[4]、皮革加工[5]、胶粘剂、涂料、木材加工[6]、造纸和建筑等行业[7]。缺点是其力学性能、耐水性比溶剂型聚氨酯差。近年来，在改善水性聚氨酯性能方面有大量研究报道，诸如降低亲水基团含量，增大乳液粒径，采用强力机械分散增加乳液贮存稳定性，改善乳液对涂膜基材表面的润湿性、黏附力等等[8～10]，但对其力学性能的研究不多。本研究以2，4-甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚醚二元醇（N210，Mn=1 000）为主要原料，以二羟甲基丙酸（DMPA）为亲水扩链剂，以一缩二乙二醇（DEG）为小分子扩链剂，以三乙胺（TEA）和强碱（NaOH）按一定比例混合作中和剂，采用逐歩预聚法，制备了多元粒径分布的、具有较高固含量和稳定性、黏度较低的水性聚氨酯乳液，并对其力学性能进行了研究。 1 实验部分 1.1 实验原料聚醚二元醇（N210，Mn=1 000），工业级，江苏骄阳化工有限公司；2，4-甲苯二异氰酸酯（TDI），工业级，武汉市江北化工公司；2，2-二羟甲基丙酸（DMPA），化学纯、一缩二乙二醇（DEG）、三乙胺（TEA）、乙二胺（EDA）、N，N-二甲基酰胺（DMF）、氢氧化钠（NaOH）、氢氧化钾（KOH）、丙酮、二正丁胺、盐酸（HCL）、无水乙醇、蒸馏水、4A分子筛，均为分析纯，国药集团化学试剂公司。 1.2 仪器与设备 TGL-16C型高速离心机，西安予辉仪器有限公司；CMT4104型万能试验机，MTS工业系统（中国）有限公司；SPECTRUM ONE型傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析仪，美国进口；KQ2200DE型超声波分散仪，昆山市超声仪器有限公司；DIAMOND TG/DTA型热失重（TGA）分析仪，美国PERKIN ELMER 公司。