环氧树脂改性聚氨酯水乳液稳定性的研究
环氧树脂改性水性聚氨酯乳液的制备研究

环氧树脂改性水性聚氨酯乳液的制备研究摘要:水性聚氨酯(WPU)是一种以水为分散介质的聚氨酯乳液,具有较好的黏接强度、耐冲击性、耐低温性等优点,作为胶黏剂、涂料等得到广泛应用。
由于WPU的制备方式主要为自乳化法,需要将亲水基团引入聚氨酯分子链上,但亲水基团会使WPU的耐水性变差,限制了其使用范围。
环氧树脂(EP)具有易固化、机械强度高、黏附力强、化学稳定性好、高模量、耐水性和耐溶剂性良好等特点,同时在环氧树脂结构中含有仲羟基可与异氰酸酯中的—NCO基团反应。
将EP引入到WPU体系中,可以增加聚氨酯分子链段之间的交联网状结构,提高聚氨酯材料的力学和耐化学品等性能。
关键词:环氧树脂;水性聚氨酯乳液;制备引言水性聚氨酯是以水作为分散介质的一种胶体,具有相容性好、无任何化学物质污染、易于改性、成本低、操作加工方便等优良性能,水性聚氨酯乳液胶粘剂已成为研究热点。
然而目前大多数水性聚氨酯的相对分子质量小,结构未交联,乳液及胶膜的性能仍存在很多不足。
因此常通过化学改性改善水性聚氨酯乳液胶粘剂的性能,同时扩大其应用范围。
环氧树脂具有高强度、耐介质性好、粘接力强和耐热性好等优点,将环氧树脂引入到水性聚氨酯分子链中形成相互交联的网络结构,可以充分发挥两者的优势,有效提高胶膜的粘接强度、拉伸强度、耐水性等。
1水性聚氨酯乳液与膜的制备在预聚物异氰酸酯指数R=1.10(-NCO/-OH的摩尔比)、亲水扩链剂含量为5%(按总树脂质量计,下同)、交联剂用量为2%、固含量为30%等合成条件相同的情况下,改变交联剂的种类及用量,合成水性聚氨酯。
在装有电动搅拌器、温度计的三口烧瓶中加入一定量的IPDI、PPG2000及DMPA,滴入少量的催化剂DBTDL,加热升温至95℃反应2~3h,再加入交联剂TMP或C.O,温度控制在85℃左右,继续反应约2h。
待反应物中的异氰酸酯基含量达到理论值,用二正丁胺滴定法判定终点,冷却至60~70℃,加入定量的三乙胺(TEA)中和成盐,在高速搅拌条件下加入计量的去离子水进行乳化,随后加入适量的乙二胺(EDA)继续反应扩链约30min,最后减压蒸馏脱除丙酮溶剂,即得到WPU乳液。
环氧树脂改性水性聚氨酯的研究

树脂开环后引入到大分子链上后得到的改性水性聚
表 2 环氧树脂改性后水性聚氨酯乳液的贮存稳定性
氨酯树脂的综合性能得到改善 ,特别是耐水 、耐溶剂
乳液
贮存时间 (天 )
性能得以明显提高 。比较 PUER 21 与 PUER 22 树脂
PUV
> 60
涂膜的性能可以看出 ,自由基聚合前后的树脂性能
EPU PU ER 21
将乳液密封后放置于 50℃烘箱中 ,记录乳液出 现沉淀的时间 。
3 实验结果与分析
3. 1 红外测试结果 VER、EPU、PUER 22树脂的红外光谱图见图 1。
1—VER; 2—EPU; 3—PUER22
图 1 不同环氧树脂改性水性聚氨酯的红外谱图 VER由环氧树脂 E244的环氧基团与丙烯酸的 羟基反应制得 , VER的红外光谱图中并没有发现环 氧基团在 830 cm - 1的特征峰出现 ,说明 E244已经参 加反应 , 1820 cm - 1 、1640 cm - 1 、910 cm - 1处的吸收 峰说明 C C 的存在 [ 7 ] , 1720 cm - 1为反应得到的 酯键基团吸收峰 , 3500 cm - 1处左右的宽峰为反应得 到的仲羟基峰 , 1510 cm - 1和 1600 cm - 1处为 E244引 入的苯环的特征吸收峰 。 PUER 22 为 PUV 与 VER 之间经自由基聚合后得到的环氧树脂改性水性聚氨 酯树脂 ,从它的红外吸收图中没有发现 C C 吸收 峰 ,说明自由基聚合反应后 , PUV 与 VER 分子链两 端的双健已经参加了反应 ,环氧树脂成功嵌段或者 接枝到 具 有 亲 水 性 的 聚 氨 酯 大 分 子 链 上 。 3200 cm - 1的宽峰为氨基甲酸酯中 NH、形成氢键的仲羟 基吸收峰 , 2200 cm - 1无吸收峰存在 ,说明 NCO 已经 完全参加反应 [ 8 ] 。 EPU 树脂主要是通过环氧树脂 的仲羟基与聚氨酯分子链末端的异氰酸酯之间的反 应 ,将环氧树脂引入到亲水性的聚氨酯分子链上 ,达 到环氧改性的目的 。在 EPU 的红外光谱图中可以 发现环氧基团在 830 cm - 1左右的特征吸收峰 ,说明 环氧基团的存在 。一般情况下 ,环氧基团在带有亲 核基团的化合物或者基团的作用下进行开环聚合或 自聚反应 ,导致乳液在贮存的过程中胶束之间发生 桥连反应 ,到一定程度后便发生沉淀 ,直至发生相分 离。 3. 2 透射电镜分析 采用不同分子设计制备的几种水性聚氨酯乳液
环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂的研究

要: 采用环氧树脂 E一 4交联对 水性 P 4 U胶 粘剂进行 改性 , 并经红外光谱测 定其结构 。文 中采 用正交试验
方法探 索环氧树 脂含 量、 异氰 酸根与 羟基 摩 尔比、 乙醇 浓度等 因素 对改性 P u胶 粘 剂性 能 的影 响 , 果表 明组合 结
度, 耐冲击性 、 耐超低 温性 、 耐油性和耐磨性好等优点 , 故应用面越来越广 。但 目前使用 较多 的仍是溶剂 型聚氨 酯胶粘剂 , 随着人们对 环保越来越关注 , 降低挥发性有机 化合物 ( O ) V C 的呼声越来越 高 , 水性 聚氨酯胶粘剂代 替 溶剂型聚氨酯胶粘剂成为必然趋势 。但是单纯的水性 聚氨酯乳液在一些性能上还 不尽人意 , 如耐 高温性 能不佳 、
1 实 验部分
1 1 实验 原料 .
聚乙二醇 20 ( E 20 )化学纯 , 00 P G00 , 广东汕头 市西龙化工 厂 ; 甲苯二异 氰酸 酯 ( D ) 工业 品 , T I, 天津市 大阳工 贸有限公 司; , 二 羟甲基丙酸 ( MP , 析纯 , 2 2一 D A)分 上海科林 化学试 剂研究所 ; 丙酮 ( P , 析纯 , c )分 天津市 百世化 工有限公 司; 乙二胺 ( D ) 分析纯 , EA , 天津市瑞金特化学 品有 限公 司; 乙胺( E ) 分析纯 , 三 TA , 天津市瑞 金特化学 品 有限公 司 ; 正二丁胺 , 分析纯 , 天津市科密欧化学试剂有 限公 司; 环氧树脂 E一 4 工业 品, 4, 广州市东 风化工实业有 限公 司出品; 三羟 甲基丙烷( M ) 分析纯 , T P , 国药集 团化学试剂 有限公 司; 丁基二月桂 酸锡 ( B L , 二 D T ) 分析纯 , 广
新型环氧树脂改性水性聚氨酯的合成与性能研究

CH 一 cH— R— c H— cH ( 一 1) E 5
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( MP D A)a ddehln lcl( E n ity eg o D G)a ema a aei s T ee oyrs s( 5 )m d e y e y st i rw m t a . h px ei E一 1 o i db h n rl n i f
ecs a n eea ddit tea oeWP n ie rh h i xe s n( 0mi) t fr ne xes miew r d e o h bv U a dsr df ec a et i 3 n , o om a a g n tr o t n no r o a l e oyrs s( 5 )m d e U e us n .T es u tr a dpr r a c f df dw tr f t e p x i E一 o i dWP m lo s h t c e n ef n e ie a — sb en 1 i f i r u o m o mo i e
望化学试剂有 限公 司; 酮 : 海东 懿化 学试 剂公 司 ; 丙 上 以上 均
为工业级 。三 乙胺 ( E : T A) 上海宁新 化工试 剂厂 ; 二月桂 酸二
丁基锡 ( T一1 ) 辛 酸 亚 锡 ( 2、 T一9 : 京 化 工 三 厂 ; 上 均 为 )北 以 分析纯 。
水性聚氨酯改性环氧树脂乳液的涂膜性能研究

2019,Vol郾 33,No郾 7摇 www. mater鄄rep. com水性聚氨酯改性环氧树脂乳液的涂膜性能研究王玉龙1 ,侯立杰2 ,刘志勇1, ,李世宇1 ,李卓辉21摇 烟台大学土木工程学院,烟台 264000 2摇 烟台大学化学与化工学院,烟台 264000制备不同粒径的水性聚氨酯,并分析添加不同粒径和掺量的水性聚氨酯对环氧乳液成膜拉伸性能、断裂伸长率的影响,同时测试了涂膜的抗冲 击、柔韧性、耐腐蚀性、光泽度等性能。
结果发现:粒径为 55 nm 的水性聚氨酯掺量为 5% 时对水性环氧树脂的增韧效果最好,改性涂膜的拉伸强度、 断裂伸长率和断裂能比未改性环氧涂膜分别提高了 30% 、62% 和 143% ,而弹性模量基本不降低。
SEM 结果表明:掺加聚氨酯后环氧涂膜在受到外 力作用时可使应力分散,断口表面条纹多且层次丰富,呈现韧性断裂的特点,形成涂膜的抗冲击、柔韧性、耐酸碱、光泽度等性能也有显著改善。
关键词摇 摇 水性聚氨酯摇 水性环氧树脂摇 增韧摇 涂膜摇 性能 中图分类号:TQ323郾 5摇 摇 文献标识码:AStudy on Coating Properties of Waterborne Polyurethane ModifiedEpoxy Resin LatexWANG Yulong1 , HOU Lijie2 , LIU Zhiyong1, , LI Shiyu1 , LI Zhuohui21摇 College of Civil Engineering, Yantai University, Yantai 264000 2摇 College of Chemistry and Chemical Engineering, Yantai University, Yantai 264000W aterborne polyurethanes with diverse particle sizes were prepared first. Then, the influence of adding waterborne polyurethanes with diffe鄄 rent particle sizes and amounts in epoxy resin latex on the tensile properties and elongation at break of the modified epoxy resin film were investigated. The impact properties, flexibility, corrosion resistance, gloss and other properties of the modified epoxy resin coating were ana鄄 lyzed. The results indicated that the modified epoxy resin with the best toughening effect was prepared by adding 5% waterborne polyurethane with particle size of 50 nm. Compared to the epoxy coating without modification, the modified epoxy resin coating exhibited the increase of 30% , 62% , and 143% in tensile strength, elongation at break, and fracture energy, while the modulus of elasticity of the modified coating did not de鄄 crease. It could be observed from SEM results that fracture surface of the modified coating was rich in stripes and layers, showing the characteris鄄 tics of ductile fracture. This might be explained by the addition of waterborne polyurethane that made the stress on the modified epoxy resin coa鄄 ting be effectively dispersed when subjected to external force. In addition, the properties of the coating, including impact resistance, flexibility, glossiness, acid resistance and alkali resistance, were also improved evidently.Key words摇 摇 waterborne polyurethane, waterborne epoxy resin, toughening, coating, performance0摇 引言环氧树脂( EP) 具有优异的力学性能和化学稳定性,长期 以来被广泛应用于化工涂料、土木建筑等领域;但由于环氧 树脂较脆且容易老化,其应用受到一定限制[1] 。
乳酸开环环氧树脂改性水性聚氨酯的合成及性能研究

Yang W e ip ing, L i B ing, L uM in, Xu Gew en
( School of Chem istry and Chem ical Eng ineering & The K ey Laboratory of Env iom ent- Fr iendly Po lym er M aterials of A nhui Province, A nhui University, H ef ei 230039, China )
KeyW ord s: lact ic ac id; epoxy resin; w aterborne po lyurethane; m odify
随着社会的发展, 人们 对健康意识的 提高, 水性环 保树脂 的需求量逐渐增 大。对于 聚氨酯 而言, 目 前市 场已 经陆 续推 出很多款环保 型 的水 性聚 氨 酯产 品, 分 别 应用 于 涂料、胶粘 剂、油墨三大领域; 但是单纯的水性聚 氨酯乳液 作为涂 料其涂 膜的综合性能较差, 使其应 用受到了很大 的限制, 研究 者通过 对水性聚氨酯进行改性, 弥 补其性能的 不足。近 年来, 国内外 许多学者对其进行 了大 量的改 性研 究, 包括从 聚氨 酯原 料的 选择、合成方 法和 工 艺、分 子设 计、各 种 改 性, 以求 得 多 功能 的、高稳定的水性聚氨酯产 品 [ 1- 2] 。
第 41卷第 4期 2011年 4月
涂料工业 PA INT & COAT INGS INDU STRY
V o .l 41 N o. 4 Apr. 2011
乳酸开环环氧树脂改性水性聚氨酯的合成及性能研究
杨伟平, 黎 兵, 卢 敏, 许戈文 (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)
水性环氧-聚氨酯乳液贮存稳定性和耐水性研究

州 东红化 工 厂 ; 乙胺 ( A) 析纯 , 三 TE 分 上海凌 峰化 学试 剂有 限公 司 ; 乙二胺 ( D , E A)分析 纯 , 天津 市博 迪 化工
有 限公 司. 1 2 水 性环 氧 一聚氨 酯树脂 乳液 的制 备 .
将 聚醚在 1O℃真空 脱水 1h后 , 1 将其 和一定 量 的 T 倒人 装有 回流 冷凝 管 、 拌器 和温度计 的四 口烧 DI 搅
甲苯二 异氰 酸酯 ( D 一8 ) 工 业 品 , T I 0, 日本 三菱 化成工 业公 司 ; 聚醚二 醇 ( 2 ) 相 对分 子量 为 2 0 , N2 0 , 0 0 工 业 品 , 陵石 化公 司 , 用前 减 压蒸 馏 脱 水 ; 羟 甲基 丙 酸 ( 金 使 二 DMP , 业 品 , 士 P rtp公 司 , 用前 干 A) 工 瑞 eso 使 燥 ; ,一丁 二醇 ( D , 业 品 , 14 B O) 工 广州 石 油化 工 总 厂 ; 氧树 脂 , 业 品 , 州 东风 化 工 厂 ; 酮 , 环 工 广 丙 工业 品 , 广
瓶 中 , 温至 7 ~8 升 5 0℃反应 2h 降温加 入 B O进 行扩链 , 7 , D 在 5℃下反 应 1h 然后 加入环 氧树脂 和 二羟 甲 , 基丙 酸 ( 于 NMP中) 在 7 溶 , O℃下 反应 4h 冷却 到 4 . O℃ , 经三 乙胺 中和 后 , 再 在快 速搅 拌 的条件 下在 离子
稳 定性具 有很 大 的实 际意义. 稳定性 和耐水 性是 乳液 和漆 膜性能 的重要 指标 之一 , 采用 自乳 化法 制得 的聚氨 酯 复合 乳液 一般含 有亲水 基 团 , 在成 膜过 程 中 , 若成盐 剂 能够挥 发 , 胶膜会 有较 好 的耐水性 ; 果成 盐剂不 则 如 能 挥发 , 亲水 基 团残 留 , 且成 膜时 未发生 基 团之 间的交 联反 应 , 并 则胶 膜 耐水 性差 . 为弥 补 这一 固有 缺 陷 , 提 高 抗溶剂 性 和耐水性 的有 效方 法就是 交联 [ ]本 文通 过 加 入适 量 的环 氧 树 脂 , 聚氨 酯 反应 , 支 化 点 引 1 . 与 将
25885092_环氧树脂的加入对水性聚氨酯性能的影响

作者简介:张延祥(2002-),男,本科,主要从事新材料研制方面工作研究。
*通讯联系人收稿日期:2021-10-15水性聚氨酯(WPU )具有良好的机械性、相容性好等优点,被广泛应用于轻纺、涂料、胶黏剂等行业[1]。
随着人们环保意识的增强,在这样的背景下环保型水性聚氨酯得到了空前的发展。
但是由于水性聚氨酯本身含有亲水基团[2],导致本身交联密度较低,这导致了其力学性能、热稳定性等性能受到了影响。
这使得水性聚氨酯的改性成为了目前研究的热点。
环氧树脂(EP )具有高强度、高模量、稳定性好等优点[3],环氧树脂含有羟基、醚键、环氧基等活泼基团,可以很好的与其他物质中的官能团反应生成稳定的化学键,尤其是环氧基的开环,可以形成稳定的交联结构[4]。
环氧树脂由于本身含有羟基,可以直接参与水性聚氨酯的合成反应[5]。
本研究通过丙酮法制备环氧树脂改性水性聚氨酯(EPWPU )复合材料,实现了对水性聚氨酯的改性。
1 实验部分1.1 主要药品聚丙二醇(PPG ,M n =2 000),分析纯,湖北鑫润德化工有限公司;二月桂酸二丁基锡(DBTDL ),分析纯,武汉克米克生物医药有限公司;1,4-丁二醇(BDO ),分析纯,扬州市斯雨扬农复合材料有限公司;异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI ),分析纯,广东翁江化学试剂有限公司;2,2-二羟甲基丁酸(DMBA ),分析纯,合肥缔邦纳米科技有限公司;N,N -二甲基甲酰胺(DMF ),分析纯,湖北玖丰隆化工有限公司;环氧树脂的加入对水性聚氨酯性能的影响张延祥,孔俊嘉*,卜义夫,李宛桐,郭昊佳,罗奇瑞(沈阳科技学院 化学工程系,辽宁 沈阳 110167)摘要:以聚丙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、2,2-二羟甲基丁酸、环氧树脂E51等为主要原料,通过丙酮法制备环氧树脂改性聚氨酯乳液。
探究了环氧树脂E51的用量对聚氨酯贮存稳定性、力学性能、热稳定性的影响。
结果表明,环氧树脂E51的最佳用量为6%(质量分数)。
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摘 要 : ,L 1- 化前 掺混环氧树脂 的方式制备 了一 系列环氧树脂改性 聚氨酯水 乳液 , 3 ̄ 通过红外 光谱 ( T一1 F R)、 透射
电镜 ( E 等手段表征 了乳液在贮存 过程 中的化学结构及乳 胶粒子形 态 的变 化 , 现乳液 在存放 期间容 易破乳 的主 T M) 发
要 原 凶 是 由于 水 乳 液 聚 氮 酯 分 子 侧 链 上 亲 水 基 团羧 基 环 氧 树脂 中 环 氧 基 团 发 生 缓 慢 的化 学 反 应 造 成 的 。 关 键 词 : 性 聚氨 酯 ; 氧 树 脂 ; 液 稳 定 性 水 环 乳 中 图 分 类 号 :Q 60 4 T 3 . 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :2 3— 3 2 2 1 ) 5— 0 7—0 0 5 4 1 ( 00 0 0 4 3
S u n St bi t f W a e bo n t dy o a l y o i tr r e Epo y Re i o fe l ur t a x s n M di d Po y e h ne i
Z uWe, n ag L e e, a gH a a ,a gJ l g h i WagF n , vF i i Y n uj n T n i i f u an
s e toc p ( p crs o y VF—I R)a d t n mi inee to i coc p ( E ) h e ut n iae h ttera n r s s o lcrnc mirs o e T M .T e rs l idc td ta h e - a s s
0 引 言
与 有机 溶 剂 型 聚 氨 酯 相 比 , 性 聚 氨 酯 存 在 一 些 性 能 上 水 的 不 足 , 环 氧 树 脂 改 性 水 性 聚 氨 酯 是 当 前 研 究 的 热 点 。 目前 关 于环 氧树 脂 改 性 水 性 聚 氨 酯 的 方 法 主 要 有 两 种 : 是 一 化 学 共 聚法 , 种 方 法 主 要 足 利 用 环 氧 树 脂 上 的 环 氧 基 和 仲 这 羟 基 与 聚 氨 酯 预 聚 体 进 行 共 聚 反 应 , 到 环 氧 树 脂 改 性 的 预 得 聚 体 , 在 水 中 乳 化 , 后 得 到 产 品 。 据 文 献 报 道 再 最 , 着 随 体 系 中 环 氧 树 脂 的 含 量 不 断 增 加 , 性 效 果 变 好 , 是 乳 液 的 改 但 稳 定 性 逐 渐 变 差 , 氧 树 脂 含 量 超 过 1 % , 聚 体 因 为 黏 度 过 环 0 预 高 而无 法 乳 化 , 者 在 预 聚 过 程 中 发 生 凝 胶 。 由 于 环 氧 树 脂 或 的加 入 量 严 格 控 制 在 1% 以 下 , 以 改 性 效 果 有 限 。 二 足 形 0 所 成 互 穿 网络 (P ) 这 种 方 法 一 般 是 先 合 成 聚 氨 酯 的 预 聚 体 , IN ,
e F b f r e li ain, we e r p r d. Th sr c u e n mo p l gc l h n e f wae b r e oy r — r e eo e m u sfc to i r p e a e e tu t r a d r oo i a c a g o tr o n p l u e
( ol eo o,e Si c E gne n , i u nU i rt, hn d 10 5 C i ) C lg P lm t c ne& n i r g Sc a nv sy C eg u60 6 ,hn e f ? e ei h ei a
Absr t A e iso t r o n o y eha di e t p x e i t ac : s re fwae b r e p lur t nemo f d wi e o y r sn,wh c smi e n o p e oy i h ih wa x d i t r p l —
成 了环 氧树 脂 含 量 高 达 5 % 的 WP / P乳 液 , 乳 液 不 稳 定 0 UE 对 的 原 因 进行 了 研 究 , 初 步探 讨 了 乳 液 破 乳 的 机 理 。 并
ta e e oyrs ( U E h n/ px ei WP / P)e us n d r g s rg a h rc r e yF ui rnfr nrrd— n m l o ui t aew sc aat i d b o r rt s m if e i n o ez e a o a
第4 0卷第 5期
21 0 0年 5月
涂 料 T 业
PAl NT & C0AT NGS I I NDUSTRY
Vo . 0 No 5 14 .
Ma 01 y2 0
环 氧 树 脂 改 性 聚 氨 酯 水 乳 液 稳 定 性 的 研 究
朱 伟, 王 芳, 吕菲 菲 , 花娟ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ, 嘉陵 杨 汤 ( 四川 大 学 高分 子科 学与 工程 学院 , 成都 6 0 6 ) 10 5