水性聚氨酯发展概况

水性聚氨酯发展概况
水性聚氨酯发展概况

水性聚氨酯发展概况

水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂,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<0.001um,外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001-0.1 um,外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1 ,外观白浊)。但习惯上后两类在有关文献资料中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。由于聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点,用途越来越广。目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主。有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染,具有或多或少的毒性。近10多年来,保护地球环境舆论压力与日俱增,一些发达国家制订了消防法规及溶剂法规,这些因素促使世界各国聚氨酯材料研究人员花费相当大的精力进行水性聚氨酯胶粘剂的开发。水性聚氨酯以水为基本介质,具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点,已受到人们的重视。聚氨酯从30年代开始发展,而在50年代就有少量水性聚氨酯的研究,如1953年Du Pont公司的研究人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水,用二元胺扩链,合成了聚氨酯乳液。当时,聚氨酯材料科学刚刚起步,水性聚氨酯还未受到重视,到了六、七十年代,对水性聚氨酯的研究开发才开始迅速发展,1967年首次出现于美国市场,1972年已能大批量生产。70-80年代,美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际生产和应用,一些公司有多种牌号的水性聚氨酯产品供应,如德国Bayer公司的磺酸型阴离子聚氨酯乳液ImPranil和Dispercoll KA等系列、Hoechst公司的Acrym系列、美国Wyandotte化学公司的X及E等系列,日本大日本油墨公司的Hydran HW及AP系列、日本公司的聚氨酯乳液CVC36及水性乙烯基聚氨酯胶粘剂CU系列、日本光洋产业公司的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR 系列等等。在水性类胶粘剂中,我国目前仍以聚丙烯酸酯类乳液胶、聚乙烯醋酸乙烯类乳液胶、水性三醛树脂等胶粘剂为主。有柔韧性好等特点,有较大的发展前途。水性聚氨酯的分类由于聚氨酯原料和配方的多样性,水性聚氨酯开发40年左右的时间,人们已研究出许多种制备方法和制备配方。水性聚氨酯品种繁多,可以按多种方法分类。

1.以外观分水性聚氨酯可分为聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液。实际应用最多的是聚氨酯乳液及分散液,本书中统称为水性聚氨酯或聚氨酯乳液,其外观分类如表5所示。表5 水性聚氨酯形态分类-----------------------------------------------------名称水溶液

分散液乳液状态溶解—胶体分散分散外观

透明半透明乳白白浊粒径,um <0.001 100-1000

0.001-0.1分子量数千-20万>0.1 >

5000------------------------------------------------------ 2.按使用形式交胶粘剂按使用形式可分为单组分及双组分两类。可直接使用,或无需水性聚氨酯分.

联剂即可得到所需使用性能的水性聚氨酯称为单组分水性聚氨酯胶粘剂。若单独使用不能获得所需的性能,必须添加交联剂;或者一般单组分水性聚氨酯添加交联剂后能提高粘接性能,在这些情况中,水性聚氨酯主剂和交联剂二者就组成双组分体系。3.以亲水性基团的性质分根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基团,即是否属离子键聚合物(离聚物),水性聚氨酯可分为阴离子型、阳离子型、非离子型。含阴、阳离子的水性聚氨酯又称为离聚物型水性聚氨酯。(1)阴离子型水性聚氨酯又可细分为磺酸型、羧酸型,以侧链含离子基团的居多。大多数水性聚氨酯以含羧基扩链剂或含磺酸盐扩链剂引人羧基离子及磺酸离子。(2)阳离子型水性聚氨酯一般是指主链或侧链上含有铵离子(一般为季铵离子)或锍离子的水性聚氨酯,绝大多数情况是季铵阳离子。而主链含铵离子的水性聚氨酯的制备一般以采用含叔胺基团扩链剂为主,叔胺以及仲胺经酸

或烷基化试剂的作用,形成亲水的铵离子。还可通过含氨基的聚氨酯与环氧氯丙烷及酸反应而形成铵离子。(3)非离子型水性聚氨酯,即分子中不含离子基团的水性聚氨酯。非离子型水性聚氨酯的制备方法有:①普通聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液在乳化剂存在下进行高剪切力强制乳化;②制成分子中含有非离子型亲水性链段或亲水性基团,亲水性链段一般是中低分子量聚氧化乙烯,亲水性基团一般是羟甲基。(4)混合型聚氨酯树脂分子结构中同时具有离于型及非离子型亲水基团或链段。4.以聚氨酯原料分按主要低聚物多元醇类型可分为聚醚型、聚酯型及聚烯烃型等,分别指采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等作为低聚物多元醇而制成的水性聚氨酯。还有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合以聚氨酯的异氰酸酯原料分,可分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。按具体原料还可细分,如TDI型、HDI 型,等等。5.按聚氨酯树脂的整体结构划分(1)按原料及结构可分为聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液、多异氰酸酯乳液、封闭型聚氨酯乳液。聚氨酯乳液是指以低聚物多元醇、扩链剂、二异氰酸酯为原料,以通常方法制备的聚氨酯分散于水所形成的乳液。乙烯基聚氨酯乳液一般指在乙烯基树脂水溶液或乳液中加入异氰酸酯而形成的乳液,是双组分体系。多异氰酸酯乳液是指含亲水基团多异氰酸酯乳化于水,或多异氰酸酯的有机溶液分散于含乳化剂的水而形成的乳液,也是双组分即用即配体系,适用期较短。封闭型异氰酸酯乳液是指分子中含有被封闭的异氰酸酯基团的聚氨酯乳液,是一种稳定的单组分体系。在制备聚氨酯乳液时司引入封闭异氰酸酯基团,也可制成封闭异氰酸酯基团含量高的乳液,用于和其他乳液体系共混,起交联作用,水分挥发后加热交联o(2)聚氨酯乳液还可细分为聚氨酯乳液和聚氨酯-脲乳液,后者是指由聚氨酯预聚体在水中分散同时通过水或二胺扩链而形成的乳液,实质上生成了聚氨酯—脲,但由于由预聚体分散法制备较为普遍,习惯上称为聚氨酯乳液者居多。(3)按分子结构可分为线性分子聚氨酯乳液(热塑性)和交联型聚氨酯乳液(热固性)。交联型又可细分为内交联和外交联型。内弋联型聚氨酯乳液是在合成时形外交联它是稳定的单组分体系。或引入可热反应性基团,成一定程度的支化交联分子结构,

是在乳液中添加能与聚氨酯分子链中基团起反应的交联剂,是双组分体系o6.根据聚氨酯的水性化方法划分根据制备方法有多种分类。举例如下。(1)自乳化法和外乳化法自乳化法又称内乳化法,是指聚氨酯链段中含有亲水性成分,因而无需乳化剂即可形成稳定乳液的方法。外乳化法又称为强制乳化法,若分子链中仅含少量不足以自乳化的亲水性链段或基团,或完全不含亲水性成分,此时必须添加乳化剂,才能得到乳液。

比较而言,外乳化法制备的乳液中,由于亲水性小分子乳化剂的残留,影响固化后聚氨酯胶膜的性能,而自乳化法消除了此弊病。水性聚氨酯的制备目前以离子型自乳化法为主。

(2)预聚体法、丙酮法、熔融分散法自乳化法制水性聚氨酯最常用的方法有预聚体分散法和丙酮法。预聚体法即在预聚体中导人亲水成分,得到一定粘度范围的预聚体,在水中乳化同时进行链增长,制备稳定的水性聚氨酯(水性聚氨酯-脲)。丙酮法属于溶液法,是以有机溶剂稀释或溶解聚氨酯(或预聚体),再进行乳化的方法。在溶剂存在下,预聚体与亲水性扩链剂进行扩链反应,生成较高分子量的聚氨酯,反应过程可根据需要加人溶剂以降低聚氨酯溶液粘度,使之易于搅拌,然后加水进行分散,形成乳液,最后蒸去溶剂。溶剂以丙酮、甲乙酮居多,故称为丙酮法。此法的优点是丙酮、甲乙酮的沸点低、与水互容、易于回收处理,整个体系均匀,操作方便,由于降低粘度同时也降低了浓度,有利于在乳化之前制得高分子量的预聚体或聚氨酯树脂,所得乳液的膜性能比单纯预聚体法的好。而预聚体法由于粘度的限制,为了便于剪切分散,预聚体的分子量不能太高,可能会影响水性聚氨酯性能,例如粘度高则乳化困难,粒径大,乳液稳定性差;预聚体分子量小则NCO基团含量高,乳化后形成的脲键多,胶膜硬,缺乏柔软性。丙酮法和预聚体法的主要区别是,在丙酮法中,聚氨酯先预聚成分子量较大的预聚体,由于分子量大的预聚体粘度大,必须稀释降低粘度;而预聚体法中根据需要可加或不加少量丙酮等溶剂。这两者的概念有所交叉,有的乳化方法既属丙酮法又属预聚体法。熔融分散法又称熔体分散法、预聚体分散甲

醛扩链法。预先合成含叔胺基团(或离子基团)的端NCO基团预聚体,再与尿素(或氨水)在本体体系反应,形成聚氨酯双缩二脲(或含离子基团的端脲基)低聚物,并加入氯代酰胺在高温熔融状态继续反应,继续季胺化。聚氨酯双缩二脲离聚物具有足够的亲水性,加酸的稀水溶液形成均相溶液,再与甲醛水溶液反应进行羟甲基化,含羟甲基的聚氨酯严缩二脲能在50—130℃用无限水稀释,形成稳定乳液。当降低体系的pu值时,能在分散相中进行缩聚反应,形成高分子量聚氨酯。含离子基团的端NCO预聚体形成端脲基或缩二脲基聚氨酯低聚物后,则直接在熔融状态乳化于水,再加甲醛水溶液进行羟甲基化及扩链反应。(3)二元胺直接扩链与酮亚胺—酮连氮法在

预聚体分散法中,若采用溶于水的二元伯胺扩链剂扩链,由于一NCO与一NH2的反应速度快,不易得到微细而均匀的乳液,可采用酮亚胺或酮连氮法解决此问题。酮亚胺-酮连氮法是指预聚

体与被酮保护了的二元胺(酮亚胺体系)或肼(酮连氮体系)混合后,再释放出游离的二元胺或肼与

分酮亚胺、酮连氮以一定的速率水解,分散过程中,用水分散,

散的聚合物微粒反应,得到的水性聚氨酯—脲具有良好的性能。水性聚氨酯制备用原料

1.低聚物多元醇:聚醚二醇、聚酯二醇、聚醚三醇、聚丁二烯二二醇、丙烯酸酯多元醇等

水性聚氨酯胶粘剂制备中常用的低聚物多元醇一般以聚醚二醇、聚酯二醇居多,有时还使用聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等小品种低聚物多元醇。聚醚型聚氨酯低温柔顺性好,耐水性较好,且常用的聚氧化丙烯二醇(PPG)的价格比聚酯二醇低,因此,我国的水性聚氨酯研制开发大多以聚氧化丙烯二醇为主要低聚物多元醇原料。由聚四氢呋喃醚二醇制得的聚氨酯机械强度及耐水解性均较好,惟其价格较高,限制了它的广泛应用。

聚酯型聚氨酯强度高、粘接力好,但由于聚酯本身的耐水解性能比聚醚差,故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯,其贮存稳定期较短。但通过采用耐水解性聚酯多元醇,可以提高水性聚氨酯胶粘剂的耐水解性。国外的聚氨酯乳液胶粘剂及涂料的主流产品是聚酯型的。脂肪族非规整结构聚酯的柔顺性也较好,规整结构的结晶性聚酯二醇制备的单组分聚氨酯乳液胶粘剂,胶层经热活化粘接,初始强度较高。而芳香族聚酯多元醇制成的水性聚氨酯对金属、RET等材料的粘

接力高,内聚强度大。其他低聚物二醇如聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇、聚丁二烯二醇、丙烯酸酯多元醇等,都可用于水性聚氨酯胶粘剂的制备。聚碳酸酯型聚氨酯耐水解、耐候、耐热性好,易结晶,由于价格高,限制了它的广泛应用。 2.异氰酸酯:TDI、MDI、IPDI、HDI等制备

聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯有TDI、MDI等芳香族二异氰酸酯,以及TDI、MDI、HDI:MDI 等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。由脂肪族或脂环族二异氰酸酯制成的聚氨酯,耐水解性比芳香族二异氰酸酯制成的聚氨酯好,因而水性聚氨酯产品的贮存稳定性好。国外高品质的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂环族异氰酸酯原料制成,而我国受原料品种及价格的限制,大多数仅用TDI为二异氰酸酯原料。多亚甲基多苯基多异氰酸酯一般用于制备乙烯基聚氨酯乳液和异

氰酸酯乳液。

3.扩链剂:1,4—丁二醇、乙二醇、己二醇、乙二胺等水性聚氨酯制备中常常使用扩链剂,其中可引入离子基团的亲水性扩链剂有多种,除了这类特种扩链剂外,经常还使用1,4—丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇、乙二胺、二亚乙基三胺等扩链剂。由于胺与异氰酸酯的反应活性比水高,可将二胺扩链剂混合于水中或制成酮亚胺,在乳化分散的同时进行扩链反应。4.水:蒸馏水、离子水水是水性聚氨酯胶粘剂的主要介质,为了防止自来水中的Ca2+、寸+等杂质对阴离子型水性聚氨酯稳定性的影响,用于制备水性聚氨酯胶粘剂的水一般是蒸馏水或去离子水。除了用作聚氨酯的溶剂或分散介质,水还是重要的反应性原料,合成水性聚氨酯目前以预聚体法为主,在聚氨酯预聚体分散与水的同时,水也参与扩链。由于水或二胺的扩链,实际上大多数水性聚氨酯是聚氨酯—脲乳液(分散液),聚氨酯—脲比纯聚氨酯有更大的内聚力和粘接力,脲键的耐水性比氨酯键好。5.亲水性扩链剂:二羟甲基丙酸(DMPA)、二羟基半酯、乙二胺基乙磺酸钠、二亚乙基三胺等亲水性扩链制备中使用的特殊原料。水性聚氨酯剂就是熊引入亲水性基团的扩链剂。这类扩链剂是仅在.

这类扩链剂中常常含有羧基、磺酸基团或仲胺基,当其结合到聚氨酯分子中,使聚氨酯链段上带有能被离子化的功能性基团。 6.成盐剂:HCL、醋酸、环氧丙烷7.溶剂:丙酮、甲乙酮、甲苯等8.乳化剂:聚氧化乙烯-氧化丙烯共聚物9.交联剂:环氧树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、多异氰酸酯10.增稠剂:羧甲基纤维素、羟甲基纤维素等。水性聚氨酯的应用

最初的水性聚氨酯是以纤维或皮革处理剂为主要目的开发的。随着性能的不断改善,应用范围也越来越广。用途包括涂料、胶粘剂(粘合剂)、处理剂、乳液聚合高分子乳化剂等等。

水性聚氨酯的主要用途如下。1.涂层剂(1)皮革涂层聚氨酯材料柔韧、耐磨,可用作天然皮革及人造革的涂层剂及补伤剂。我国自70年代就有水性聚氨酯皮革涂饰剂开发,80年代末、90年代初发展较快,类型以阴离子型聚醚型为主,用于替代丙烯酸酯树脂乳液皮革涂饰剂,处理高档天然皮革时它克服了丙烯酸酯树脂的“热粘冷脆”的缺点,经涂饰的皮革手感柔软丰满。它可与丙烯酸酯树脂共混使用。聚氨酯涂饰的皮革可用于靴鞋、服装、女士包等。(2)织物涂层可用于多种织物的涂层剂,例如帆布、服装面料、传送带涂层。(3)纤维处理剂棉纤维、化学纤维经聚氨酯乳液稀溶液浸渍,脱水,热处理,可改善手感、耐折痕性和防缩性。(4)塑料涂层尼龙、ABS等表面涂层。(5)地板涂层可用于体育馆、室内木地板的涂层,混凝土地板的涂层,耐磨、耐冲击,光泽度好。(6)其他材料的涂层,如纸张涂层、汽车内装饰件涂层。

(7)底涂剂。2.胶粘剂(粘合剂)

和溶剂型聚氨酯胶粘剂一样,水性聚氨酯胶粘剂粘接性能好,胶膜物性可调节范围大,可用于许多应用领域。除可用作各种基材的涂层胶,可用于多种基材的粘接和粘结。(1)多种层压制品的制造,包括:胶合板,食品包装复合塑料薄膜,织物层压制品,各种薄层材料的层压制品,如软质PVC塑料薄膜或塑料片与其他材料(如木材、织物、纸、皮革、金属)的层压制品。(2)植绒粘合剂、人造革粘合剂、玻纤及其他纤维集束粘合剂、油墨粘合剂。(3)普通材料的粘接,如汽车内装饰材料的粘接。水性聚氨酯用于胶粘剂用途时,一般必须进行调配,以适合施工条件及基材等因素。以水性聚氨酯为基础,可添加交联剂、增稠剂、填料、增塑剂、颜料、其他添加剂、其他类型水性树脂及水。施胶之前必须将浆料搅拌均匀,还需考虑各添加剂对水性聚氨酯的短期稳定性有无影响。为了获得较高的耐水性、耐热性及粘接强度,目前许多水性聚氨酯体系已流行使用交联剂,组成双组分体系,这和单组分溶剂型(挥发型)聚氨酯胶粘剂体系有点类似。颜料一般必须预先分散在水中,再加人水性聚氨酯。增稠剂一般在最后添加。在喷涂场合,为了改善粘流性和对基材的润湿性,可添加表面活性剂(如Bayer公司的Emulgator FD)。但增稠剂及表面活性剂等添加剂具有亲水性,可能影响胶层的耐水性、耐湿热性。水性聚氨酯胶粘剂的施胶方法和溶剂型基本相同,如手工刷涂、机械辊涂、喷涂等。喷涂时,须注意乳液的粒径及粘度不能太大。

粘接方式有湿粘接法、热活化法等。(1)湿层压对于多孔性基材,可在常温涂布后,直(2)接贴合、加压,进行粘接。湿层压法也是水性树脂胶粘剂最常用的粘接施工方法。.

对于非渗透性基材,可在胶粘剂涂布、干燥后,用热空气、红外灯或烘箱、烘道进行热活化,即干法层压,也就是加热使涂布干燥后表面已无粘性的胶层热融,赋予可粘接性,贴合后树脂再结晶化,立即得到较高的初期粘接强度。这种粘接方式,在工业操作上希望热活化温度低。下面将水性聚氨酯胶粘剂的几个主要应用领域作一简介。 3.木材加工木材加工是水性胶粘剂的最大应用领域。据日本胶粘剂工业协会(日本接着剂工业会)统计,1994年用于各种木材加工的脲醛树脂产量有33.92万吨、三聚氰胺树脂7.33万吨、水性酚醛树脂2.42万吨、醋酸乙烯及其共聚乳液17.03万吨、EVA乳液3.26万吨、丙烯酸酯乳液6.74万吨、用于木材粘接的水性乙烯基聚氨酯0.9万吨、其他水性胶粘剂5.42万吨。胶合板、纤维板、刨花板制造常用的水性胶粘剂有脲醛树脂、三聚氰胺—甲醛树脂、酚醛树脂等,木工粘接用水性胶粘剂还有醋酸乙烯树脂乳液、乙烯-醋酸乙烯树脂乳液、丙烯酸酯树脂乳液等。釆用“三醛树脂,,制造复合板材,一般要求木材水分含量在2%以内,而未经干燥处理的木材水分含量在10%左右甚至更高,需要

经过干燥处理才能进行层压复合加工,耗能大,否则压制的板材产生爆裂;并且三醛树脂在粘接过程及制品使用、放置过程均可能产生有刺激性气味和毒性的甲醛,对环境造成污染;脲醛胶粘合的制品耐水性较差,白胶则耐水及耐热性均不佳,热压时易透胶。而采用含异氰酸酯基团的乙烯基水性聚氨酯胶粘剂及异氰酸酯乳液可避免以上缺点,固化快,制品耐水性好。水性聚氨酯类胶粘剂用量少,可弥补价格高的不足。日本、美国、德国等国家已将水性乙烯基聚氨酯胶粘剂部分取代了污染严重的“三醛树脂”胶粘剂。水性乙烯基聚氨酯胶粘剂就是为了替代脲醛等甲醛树脂而开发的。由日本光洋产业株式会社和株式会社于1974年开发成功的水性乙烯基聚氨酷胶粘剂,最早应用于木材加工,据1983年的报道年产量就达1万吨,1987年以来用于胶合板及木材粘接等用途的水性乙烯基聚氨酯年产量达1—1.5万吨左右。日本光洋产业(株)以生产KR系列水性乙烯基聚氨酯木材胶粘剂而著称,其产品有:具有高耐久性、用于粘接高强度木制品的KR7800、134L、181L、135、136;短时间加压粘接、硬木材用KR134、181,软木材用KRl37;胶合板用的KRl6460C;一般木材及聚烯烃泡沫粘接用KRl20;另外用于PVC粘接的高耐水性KR302XT,聚烯烃泡沫粘接用KR646等。12mm厚单板采用三聚氰胺—脲醛树脂胶粘剂(MUF)或水性乙烯基聚氨酯胶粘剂(APl)制成五合板的粘接强度。水性乙烯基聚氨酯具有以下特性:①常温固化,甚至可在0℃粘接,加热固化性能更好;②pH值在6-8,基本上为中性,对木材无污染;③不含甲醛、苯酚等有害物质;④根据主剂材料配方及交联剂多异氰酸酯用量、品种的选择,可适应不同的基材的粘接。缺点是有适用期限制,由于异氰酸酯基团的反应性,如粘附在衣物、手上,于燥后不易清除。 4.复合层压及贴塑加工聚氯乙烯、聚酯、ABS、经电晕处理的聚烯烃等塑料薄膜或片材,以及棉布和化纤织物、纸张、皮革之间可用水性聚氨酯胶粘剂进行层压复合,聚最水性聚氨酯的涂层和粘接。PvC具有柔韧的胶膜,并且特别适合于含增塑剂的软质氨酯

初的应用是用于粘接PVC等材料。聚氨酯具有优异的耐低温性、柔韧性,是其他水性胶粘剂所不及的,可用于制造高质量的复合布、布-塑料片复合层压物等,如水性聚氨酯可用于地毯背衬胶粘剂。溶剂型聚氨酯胶粘剂的用途中用量最大的领域是食品包装复合薄膜及装饰纸用复合胶粘剂,但溶剂的气味大,已有人研究用双组分水性聚氨酯作为复合薄膜干法复合胶粘剂,使制品仍具有较好的复合强度及柔软性。即为一种复合塑料薄膜粘接用水性胶与一种溶剂型胶的粘接强度的比较示例。大多数水性聚氨酯是热塑性聚氨酯,能够采用热熔胶的方法进行粘接。在这种情况下,需要掌握聚氨酯的熔融粘度特性,一般来说,熔融粘度在104Pa·s左右是比较合适的热熔粘接温度。国外用于房屋建筑材料的铝板/牛皮纸/铝复合板,过去采用乙烯—丙烯酸酯共聚乳液(EVA)等胶粘剂制造,而采用水性聚氨酯胶粘剂时粘接性能优于E从,见表2。另据报道,国外某些仪表、汽车装饰构件等用途的层压板(如PE/PET层压板),用水性聚氨酯胶粘剂时粘接强度甚至比用溶剂型胶粘剂还要高。表2不同水性PU胶及EAA胶对铝/牛皮纸的粘接强度剥离强度,N/m 乳液胶粘剂类型固含量,%两面平均值浸水一周后------------------------------------------------------EV A胶粘剂25 68 44 热塑性脂肪族PU 40 120 52 热塑性芳香族PU 35 156 72 热固性脂肪族Pu 40

304 192 热固性芳香族PU 35 264 140

-------------------------------------------------------注:涂胶后175-230℃预干燥,贴合后175℃热压成型。

5.其他(1)植绒加工植绒加工中,要求粘合剂对PVC塑料底材或布料具有较高的粘附力。衣料植绒要求成型的植绒层具有耐干湿洗涤性,以及对二次加工的适应性。静电植绒,有机溶剂有发生火灾、爆炸的危险,必须采用高性能的水性胶粘剂。水性聚氨酯具有优良的柔韧性,胶层柔软,可作为植绒粘合剂。内交联水性聚氨酯或添加交联剂之水性聚氨酯粘合剂的性能超过丙烯酸酯乳液粘合剂。作为植绒粘合剂,必须增稠。例如,一种由聚醚二醇、DMPA、聚酯类增塑剂、少量三羟基交联剂、防老剂、三乙胺制成的阴离子型聚氨酯乳液,用聚丙烯酸增稠剂增稠至48Pa·s,

聚氨酯涂料文献综述

水性聚氨酯涂料的改性及其应用进展 应化0803 李杨080105082 Abstract: The development history of waterborne polyurethane was summarized in this paper. The modified methods including epoxy resin modification, silicone modification, fluorine modification, acrylate modification, nano material modification and research progress were mainly introduced. The application fields of waterborne polyurethane such as wood coatings, paper coatings, leather finishing agents, automotive coatings and so on were described. The domestic development direction of water-borne polyurethane was also pointed out. 水性聚氨酯(WPU)是一类可在水中分散溶胀的聚合物,因其中的挥发性有机物含量低,在工业水性漆、建筑涂料、水性胶黏剂等领域有很大的发展和应用空间[1-3]。WPU不但保留了传统的溶剂型聚氨酯优良性能,如良好的柔韧性、耐低温性和耐疲劳性等,而且还具有环保、节能、安全可靠、使用方便等优点。近5年来,世界水性聚氨酯分散体(PUD)消费保持6. 3%以上的年均增速,约为全球GDP 增速的2倍,而2005年我国的PUD消费量达到4. 1万吨, 2006年达到5. 5万吨, 2007年突破7. 0万吨,近3年我国PUD消费量年均增长率超过15%。随着各国对挥发性有机物及有毒物质使用限制越来越严格,水性聚氨酯因具有环境友好的特点,将具有巨大的市场空间。

基于单片机的心形流水灯毕业设计论文

课程设计(论文)说明书 题目:心形流水灯 院(系):信息与通信学院 专业:通信工程 学生姓名: 学号: 指导教师: 职称:讲师 2012年12 月1日

摘要 本论文基于单片机技术与单片机芯片AT89S51芯片功能和C语言程序,实现心形流水灯的多种亮与灭的循环。首先,我们了解单片机的一些技术,了解了单片机芯片AT89S51的一些功能;然后结合C语言编程;最后将它们运用到实际的电路,使心形LED灯实现多种亮灭方法。本论文介绍关于流水灯的运用和单片机技术;然后介绍芯片AT89S51;最后介绍运用到的相关软件.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 关键词:单片机;流水灯;C语言;

Abstract This paper Based on the single chip microcomputer and single chip microcomputer chip AT89S51 chip function and C language program,Realization of flowing water light heart a variety of light and the cycle of destruction。primarily,We know some of the single chip microcomputer technology,Understanding of the single chip microcomputer chip AT89S51 of some functions, Then based on the C language programming; Finally they are applied to the practical circuit, Make heart LED lamp achieve a variety of light out method. This paper introduces about the use of flowing water light and single chip microcomputer; and then introduced chip AT89S51; At the end of this paper applied to software.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。Key words:micro-computer;light water ;C programming language残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

水性聚氨酯的研究综述

水性聚氨

前言 聚氨酯( PU ) 是聚氨基甲酸酯的简称, 它是聚合物内含有相当数量的氨基甲酸酯( —NHCO— )的高分子化合物。自从1937 年德国Bayer 教授首次 合成聚氨酯以来, 聚氨酯以其软硬度可调节范围广、耐低温、柔韧性好、附着力强等优点逐渐被人们所认识。其弹性体、泡沫塑料、涂料及粘接剂等均已获得广泛应用。 但由于溶剂型聚氨酯含有大量有机溶剂, 严重污染环境, 特别是溶剂型双组分聚氨酯中的残留异氰酸酯单体, 毒性极高。随着人们环保意识的增强和各国政府环保立法, 急需一种可以替代传统有机溶剂型的新型聚氨酯材料。水性聚氨酯是以水替代有机溶剂作为分散介质, 有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯 , 它不仅具有溶剂型聚氨酯的一些重要性能特征。同时还具有不燃、无毒、无污染、节省能源及易贮存, 使用方便等优点。因此备受关注, 成为当今聚氨酯领域发展的重要方向。

目录 一、水性聚氨酯的定义及分类 二、水性聚氨酯的制备原理 三、水性聚氨酯的制备方法 四、水性聚氨酯的防水性能及应用 五、水性聚氨酯的其他应用 六、展望

1水性聚氨酯的定义及分类 水性聚氨酯是指聚氨酯以水为介质, 体系中不含或含很少的有机溶剂。 以外观分, 水性聚氨酯可以分为 3 类: 聚氨酯水溶液、聚氨酯分散液、聚氨酯乳液。三者之间的区别在于聚氨酯大分子粒子在水中的分散形态的不同,并没有不可逾越的界限, 实际应用中我们所说的水溶性聚氨酯是指聚氨酯水分散体或聚氨酯乳液。 表 1 按外观分各类水性聚氨酯的特性 以亲水性基团的电荷性质分, 水性聚氨酯可分为阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯。其中阴离子型最为重要, 分为羧酸型和磺酸型2 大类。

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。

水性聚氨酯树脂改性研究及应用进展1

水性聚氨酯树脂具有硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂好、VOC 含量低等优点,符合发展涂料工业的“三前提”及“四E原则”。然而,一般的聚氨酯乳液的自增稠性差、固含量低、乳胶膜的耐水性差、光泽性较低,涂膜的综合性能较差,为了更好地提高水性聚氨酯涂料的综合性能,扩大应用范围,需对WPU乳液进行适当的改性。目前,其改性途径大致可分为四类:改进单体和合成工艺,添加助剂,实施交联,优化复合。本文主要介绍了环氧树脂改性、聚硅氧烷改性和丙烯酸复合改性、纳米改性、植物油改性、蒙脱土改性、有机氟改性等水性聚氨酯涂料的研究及在木器涂料、汽车涂料、建筑涂料、防腐涂料、织物涂料等方面应用进展。 1 水性聚氨酯树脂改性技术 1.1 传统三大改性方法 目前水性聚氨酯涂料最常见的三大改性方法是环氧树脂改性、有机硅改性、丙烯酸改性。近年来,这类方法已有大量报道。环氧树脂为多羟基化合物,在与聚氨酯反应中可以将支化点引入聚氨酯主链,使之形成部分网状结构而性能更为优异。通过环氧树脂和聚氨酯的接枝反应,制得环氧改性聚氨酯乳液,用其配制水性环氧改性聚氨酯涂料,可以提高化学稳定性、耐腐蚀性和漆膜附着力。 有机硅化合物分子结构中含有元素硅,是属于半有机、半无机结构的高分子化合物,它们兼具有机化合物和无机化合物的特性。用有机硅改性聚氨酯可以弥补水性聚氨酯耐水解性稍差的缺陷,使改性的水性聚氨酯涂料表现出良好的憎水性、表面富集 性、低温柔顺性和优良的生物相容性等。有机硅改性聚氨酯可以通过物理共混来进行,例如,利用水性聚氨酯和聚硅氧烷乳液进行物理共混改性。因此,有机硅改性聚氨酯最常用的方法是共聚改性。通过两端带有反应性官能团的聚硅氧烷低聚物(最常见的是聚二甲基硅氧烷PDMS,或部分甲基被取代后所得聚硅氧烷)与多异氰酸酯经逐步加成,聚合而制得嵌段共聚物。 丙烯酸酯与其他合成高分子树脂相比,具有许多突出的优点。将丙烯酸和聚氨酯两类聚合物在微观状态下制备得到的丙烯酸聚氨酯杂合水分散体,可以获得优势互补性能。水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液可以将聚氨酯较高的拉伸强度和抗冲强度、优异的耐磨性与丙烯酸酯树脂良好的附着力、耐候性,较低的成本有机结合,制备出高固含量、低成本以及达到使用要求的水性树脂。 此外还可以将聚氨酯-丙烯酸酯-有机硅氧烷三元结合起来,制备水性涂料,它综合了丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅三种树脂材料的优点,而且以水作分散介质符合了环保的要求。 1.2 纳米材料改性水性聚氨酯 纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、光学效应、量子尺寸效应、宏观量子尺寸效应等特殊性质,可以使材料获得新的功能。 Hsu-Chiang Kuan等[1]合成了一种纳米碳管/水性聚氨酯纳米复合材料,这种水性聚氨酯乳液储存稳定,胶膜的热稳定性提高了26℃,拉伸强度提高了370%,拉伸模量提高了170.6%。胡津昕等[2]以水性聚氨酯为基体聚合物材料,利用高分子纳米微 鲍俊杰1,周海峰1,饶喜梅1,许戈文1,2 (1.安徽大学化学化工学院,合肥230039;2.安徽省绿色高分子重点实验室,合肥230039)摘要:综述了水性聚氨酯的纳米改性、植物油改性、蒙脱土改性、有机氟改性等几种常用的改性方法,指出了不同改性技术的特点、方法以及优势。同时介绍了水性聚氨酯树脂在木器涂料、汽车涂料、建筑涂料、防腐涂料、织物涂料等方面的应用研究进展。 关键词:水性聚氨酯树脂;改性;涂料;进展 中图分类号:TQ630.4+1 文献标识码:A 文章编号:1006-2556(2006)09-0045-04 水性聚氨酯树脂 改性研究及应用进展

水性聚氨酯研究进展

技术进展 Technology Progre ss 水性聚氨酯研究进展  颜 俊 涂伟萍 杨卓如 陈焕钦 (华南理工大学化工学院,广州,510640) 提 要 介绍了国内外水性聚氨酯研究的进展。 关键词 水性聚氨酯,粘合剂,涂料 聚氨酯即聚氨基甲酸酯(PU),它是分子结构中含有重复的氨基甲酸酯基(—NHC OO—)的高分子聚合物的总称。自从1937年德国Bayer教授首次合成聚氨酯以来,聚氨酯以其软硬度可调节范围广、耐低温、柔韧性好、附着力强等优点逐渐被人们所认识。因而,基于聚氨酯弹性体的发泡材料、涂料、胶粘剂用途越来越广。 聚氨酯的发展大致可分为两个阶段。第一阶段主要以溶剂型聚氨酯为主;第二阶段是水性聚氨酯迅速发展的阶段。水性聚氨酯迅速发展的原因是多方面的。首先,有机溶剂易燃易爆,挥发性大,气味大,甚至有毒有害。所以,从安全角度,从减少大气污染和保护人民身体健康角度看,水性涂料的发展是必然的。从成本和资源角度看,也应该发展水性涂料替代溶剂型涂料。 1 国外水性聚氨酯的发展方向 早期的水性聚氨酯是单组分、线性的,在涂膜干燥后亲水性基团不减少,干燥形成的涂膜遇水易溶胀,耐溶剂性和耐热性也不好,降低了其使用性能。为了提高水性聚氨酯涂膜的耐水性、耐热性,各国研究人员进行了大量的研究工作。 1.1 双组分水性聚氨酯 20世纪90年代开发了双组分水性聚氨酯。制备双组分水性聚氨酯有几种方法。其一是利用含羧基和羟基的丙烯酸酯聚合物制取双组分水性聚氨酯[1]。但是,含羧基和羟基的丙烯酸酯聚合物的制备价格昂贵。其二是用亲水的聚醚与多异氰酸酯发生部分反应制取亲水性好的多异氰酸酯组分以加强甲、乙组分的相容性[2~4]。但是,用亲水的聚醚改性多异氰酸酯增加了成本,而且亲水聚醚会引入涂膜耐水性变差的问题。当然也可用高速剪切混合来加强两组分的相容性,但是能耗和设备费却增加了。 美国ARC O化学技术公司开发了一种新技术并于1999年9月获得专利[5],新技术的核心是使用含重复的烯丙基醇或烷氧化烯丙基醇的水分散聚合物。新技术无须使用制备含羧基和羟基的丙烯酸酯聚合物时必须的羟烷基丙烯酸单体,同时,它可使用T DI、H DI等多异氰酸酯作另一组分,也无须高速剪切混合,因而降低了成本。而且它独特的整齐重复的羟基提高了聚氨酯的光亮度、硬度和耐候性。有3个美国专利[6~8]介绍了含重复的烯丙基醇或烷氧化烯丙基醇的水分散聚合物的制取。如:先加入烯丙基醇或烷氧化烯丙基醇单体然后逐渐加入其他单体如丙烯酸酯单体,在约130~170℃下反应。逐渐加入的方式有利于生成整齐重复的羟基。残余单体由真空精馏或薄膜蒸发分离。 另一新的技术是以半交联含多羟基的聚氨酯预聚体作甲组分,甲组分含有机硅和(或)有机氟[9]。这种水性聚氨酯的热稳定性好,耐水性、耐溶剂性,耐化学试剂和耐候性都接近双组分溶剂型聚氨酯。而且,解决了传统的水性聚氨酯分子中大量存在的脲基容易使涂膜泛黄的问题。 1.2 新的单组分水性聚氨酯 在双组分水性聚氨酯迅猛发展的时候,能克服某些传统的单组分水性聚氨酯缺点的新的单组分水性聚氨酯也不断地被开发出来。Natesh通过试验发 222001年第7期 化工进展

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

水性聚氨酯研究(一)

综述嚣接2∞,.盈¨ 水性聚氨酯研究(一) 周善康林健青许一婷戴李宗+ (厦门大学材料科学系,厦门市361005) 摘要较东兢地阐述了关于水性聚氨醋研完的各个方面,包括其基本概惫,研究开发背景,制备原理、方法和工艺,产轴和涂膜的物理性能及其影响因素,应用领域等,井阐明了自乳化历程,乳液稳定机制。 . 关麓词水性聚氨精制备物理性能应用领域 SttIdy0fwater.bome一”删吐瑚e(I) 撕岫mJianq【iIlg‰Yi衄蹦【i哪 (跏p日咖瑚td删n既蛐s“∞∞《](i趼蜘uriv吲ty,xi日卫暇I36l∞5) 劬醴r砸Tkep8p峨删ie涮甲岫出砌y∞kv抽曲p呐0fk咖dy0f姗hPol舭岫七,啊哦血d?ly她即吣t蛐.枷d枞,k蜊Pel蛔mm.她枷I删d南m0f州∞aId崎rc日dh.Fm血rmm,恤R&Dback刚州,摧∞uⅫ慨pIoc∞,tllembH谢∞m岫0f峨Ⅻ=5i∞“她啊肌曲n6d由amal∞蛔hdLleed. k_啊凼wme}b呲倒”l嘲llamh砷1日ti硼珊廊alpelh瑚咐^P幽碰吼6ddB 1前言 水性聚氨酯包括聚氨酯水溶液、水分散液和水乳液3种…,是以水为介质的二元胶态体系,聚氨酯(PU)粒子分散于连续的水相中,有人也称水性PU或水基PU。水性PU虽然历史不长。但发展却非常迅速。1943年西德人P.sc】1lack首次成功地制备了水性P【I,1967年PU乳液首次实现工业化并在美国市场问世,1972年B町目公司率先将PU水乳液用作皮革涂饰剂,水性P【J开始成为重要商品。据报道,1992年至1997年间,水性PU的年平均增长率为8%口』。它可以调配成不含或含有少许共溶剂的涂料和胶粘荆,虽然某些性能与溶剂型PU还存在一定的差距,但具有无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠、不易损伤被涂饰表面、易操作和改性等优点,使得它在织物、皮革涂饰及粘合剂等许多领域得到了广泛的应用,逐步代替了溶剂型PU。现在,水性P【I已形成体系,并不断扩大。特别是近年来,由于溶剂价格的高涨和环保部门对有机溶剂使用和废物排放的严格限制,使水性PU取代溶剂型PU成为一个重要发展方向。2.水性聚氨南的铜备原理和方法 水性PU的制备一般包含2个主要步骤:(1)由低聚物二醇参与,形成高分子质量的PU或中高分子质量的PU预聚体;(2)在剪切力作用下于水中分散。端Nco基团的Pu预聚体在适当的外乳化剂和强剪切力下可以在水中分散或乳化,即外乳化法。然而由这种方法制得的分散液极其粗糙且很不稳定。因此在分散于水介质之前进行某种亲水性改性是必要的,通常是在Pu结构中引人离子基团或亲水链段,使其实现自乳化。 2.1外乳化法 先制成适当分子质量的Pu预聚体或其溶液,然后加入乳化剂,在强烈搅拌下强制性地将其分散于水中,制成PU乳液或分散体。预聚体的粘度愈低,愈易于乳化,加入少量可溶于水的有机溶剂也有益于乳化。其中最好的方法是在乳化剂存在下将预聚体和水混合,冷却到5℃左右,然后在均化器——啊耵疆盱面再面=丽 作者简介:周瞢康礤士,1999年毕业于厦门大学化工学院。现在北京宝洁公司工作。 *通讯联系人:藏李宗.博士.副教授。 ?2l?  万方数据万方数据

水性聚氨酯涂料的研究进展

水性聚氨酯涂料的研究进展 摘要:随着我国环保法规的日趋完善合人们环保意思的不断深化,环保型化工产品的开发级应用逐渐受到人们的重视。水性聚氨脂以水为基质,具有不污染环境,节能等优点,正逐渐作为溶剂型聚氨酯的代替品在很多场合被广泛应用。通过查阅国内有关文献,阐述了水性聚氨酯的性能并对它的主要研究进展及应用,最后对这一蓬勃发展的新型高分子擦皮料做了展望。 关键词:水性聚氨酯,涂料,应用,研究发展。 1 水性聚氨酯涂料的性能 聚氨酯涂料具优异的耐磨性.柔韧性.流动性.机械能级耐化学品性,同时还有光亮.附着力强等特点。水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基料并以水为分散介质的一种涂料,具有不然.无毒.无环境污染.无火灾隐患的优点。因而越来越受到重视,成为今后发展的方向。 2 水性聚氨酯涂料的种类和特 水性聚氨酯树脂主要有三种,即单组份聚氨酯,双组份聚氨酯,合改性聚氨酯、水性单组份聚氨酯具有很高的断裂申率和适当的强度,并能常温干燥,但耐水性和耐溶性差,表面光泽度和鲜艳性都较低。 目前国内外很多厂家以开发了睡醒双组份聚氨酯涂料,其VOC显著降低,性能优于或等同于溶剂型双组份聚氨酯涂料。在水性双组分聚氨酯涂料中水石过量的,其反应以异氰脂与羚基的反应为主。原因在于异氰基与羚基,水等得反应速度小于水的蒸发速度。在双水分聚氨酯涂料成膜以后,水的蒸发很快。 水性改性聚氨酯此案料主要有水性聚氨酯改性丙稀脂,例如,在聚氨酯乳液只能够加入适量的丙稀脂乳液,可以使其许多性能得到显著提高。另外,聚氨酯按其原料还可以分位脂肪族和芳香族聚氨酯,芳香族聚氨酯遇日光紫外线黑泛黄分解,只能用做室内才涂料,而脂肪族聚氨酯涂料防紫外线,康水解室内外均可使用。但脂肪族聚氨酯原料价格较昂贵。 芳香族水性聚氨酯脂肪族水性聚氨酯耐候性差 光稳定性差易泛黄 价格较低 佳 佳不易泛黄 较高

MDI水性聚氨酯

水性聚氨酯以水代替有机溶剂作为分散介质,具有明显的环保价值[1]。国内外水性聚氨酯的制备大多采用IPDI、TDI及HMDI等异氰酸酯[2-4],很少使用MDI[5],但脂环族异氰酸酯的价格较高,提高了水性聚氨酯的成本,因此研究利用廉价易得的MDI来制备高性能的水性聚氨酯对降低水性聚氨酯的成本具有重要的意义。现阶段制约水性聚氨酯发展的一个重要因素就是水性聚氨酯胶膜耐水性较差,普通水性聚氨酯胶膜的吸水率约为20%~60%[6],改性后的胶膜吸水率可降低到10%~20%[7],仍然无法与溶剂型聚氨酯相媲美(吸水率为4%~7%[8])。本文讨论了一种利用芳香族异氰酸酯MDI制备新型水性聚氨酯乳液的方法,制得的乳液常温下即可成膜,且克服了内乳化法制得的聚氨酯乳液成膜物吸湿率大这一固有缺陷,胶膜的吸水率降至4%~12%,并对影响胶膜吸水率及力学性能的各种因素进行了研究。 1.实验 1.1原料 聚酯二元醇(Mn=1000):工业级;二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI):工业级,烟台万华聚氨酯股份有限公司;二羟甲基丙酸(DMPA):工业级;三乙胺(TEA):分析纯,天津市博迪化工有限公司;乙二胺:分析纯,天津市科密欧化学试剂开发中心;丙酮、N,N′-二甲基甲酰胺(DMF):分析纯,济南试剂总厂;二月桂酸二丁基锡(DBTDL):化学纯,上海试

剂一厂;去离子水:实验室自制。 1.2水性聚氨酯乳液的制备 在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计、氮气进出口的500mL四口烧瓶中,加入110℃真空脱水的聚酯二元醇,在60℃时加入计量的MDI丙酮溶液反应10~20min,然后加入DMPA的DMF溶液,搅拌5~10min后向其中加入剩余MDI,滴加催化剂,继续保温反应50~90min,待反应至—NCO含量达理论值时(正丁胺滴定法测定),加入TEA成盐。待体系中异氰酸酯含量少于0.2%时反应结束,取出降温至30℃以下,然后将一定量的水快速加入体系中并高速搅拌1h。若要再度进行扩链,则在加水前加入乙二胺。最后,减压蒸馏脱去低沸点溶剂(丙酮)即得水性聚氨酯成品。反应过程中黏度过大时使用丙酮降黏。 1.3分析测试 (1)乳液外观:用目测法观察乳液有无机械杂质,有无凝聚物。 (2)透射电镜观察测试:将稀释至一定浓度的乳液,用磷钨酸(PTA)染色后浸涂在铜网上,室温干燥后用JEM-100CXⅡ型透射电子显微镜 (TEM)观测并拍照。

单片机控制的花样流水灯设计_毕业设计论文

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

水性聚氨酯涂料的研究进展

` 课程作业(论文) 水性聚氨酯涂料的研究进展 院(系):材料与化工学院 专业:高分子材料与工程 班级:120316 学生:侯曹健 学号:110313105 2015年10月

水性聚氨酯涂料的研究进展 摘要:出于环保的需要,涂料水性化的趋势越来越强烈,水性聚氨酯涂料已在很多领域得到应用。水性聚氨酯涂料作为性能优良的“绿色涂料”分别介绍了其分类、改性、应用,并且看到了其广阔的发展前景。 关键词:水性聚氨酯涂料;单组分;双组分;改性;应用;前景 Abstract:The need for environmental protection, water-based paint trend more and more intense, water-based polyurethane coating has been applied in many fields. Waterborne polyurethane coatings with excellent performance as "green paint" introduced its classification, modification, use, and saw its broad development prospects. Keywords:waterborne polyurethane coating; single component; two-component; modification; application; prospect 随着经济发展和人们生活水平的提高,各国对挥发性有机物及有毒物的限制越来越严格,20世纪90年代,国际上兴起“绿色革命”,在全世界范围内掀起了减少涂料中溶剂含量和VOC的行动,该行动对工业涂料及特种涂料行业产生了较大影响.因此, 世界各大涂料公司纷纷致力于节能低污染的水性涂料、粉末涂料、高固体涂料和辐射固化涂料的开发应用.水性聚氨酯替代溶剂型聚氨酯将是不可逆转的趋势,也是今后一段时期内讨论的热门话题. 水性聚氨酯(WPU)是指以水代替有机溶剂作为分散介质,其分散液中不含或含有极少量有机溶剂的聚氨酯。涂膜具有不燃、无毒、不污染环境、节能等优点,同时具有一般聚氨酯树脂所固有的高强度、耐磨损等优异性能,使得它在织物、皮革涂饰及粘合剂等许多领域得到了广泛的应用。 一、水性聚氨酯(WPU)涂料的分类 水性聚氨酯涂料是由水性聚氨酯树脂为基础,并以水为分散介质配制的涂料,具有耐磨、光亮、较强的附着力、良好的装饰性和透湿透气性等优点,广泛应用于木器涂料、汽车涂料、纸张涂料、皮革装饰剂等。WPU涂料按使用形式

水性聚氨酯树脂的改性研究进展

水性聚氨酯改性的研究进展 (马宁大连工业大学化工与材料学院116034) [摘要]: 详细叙述了水性聚氨酯的各种改性技术,如交联改性,聚丙烯酸酯,环氧树脂改性,有机硅改性,纳米技术改性,天然产物改性等,并对水性聚氨酯的发展前景进行了展望。[关键词]: 水性聚氨酯;改性技术;;展望;环氧树脂;;有机硅树脂 ResearchProgressinModificationTechonologyoftheWaterbornePolyurethane Abstract: The modifications techonology of waterborne polyurethane, such as the crosslinkin gpolyacrylates ,epoxyresin, organosilicon, hano-technology and natural product modifications arediscussed.The prospect of waterbome polyurethane for the future are put forward.; Key words: waterborne polyurethane ;modificationtechonologyprospect 为提高水性聚氨酯涂膜的耐水性和机械性能,可合成具有适度交联度的水性聚氨酯乳液。首先通过,如多元醇、多元胺扩链选用多官能度的合成原材料剂和多异氰酸酯交联剂等合成具有交联结构的水性聚氨酯分散体。然后添加内交联剂或外交联剂实现交,即内交联和外交联。 2.1内交联法 该法合成水性聚氨酯是在聚氨酯大分子中引入个或个以上官能团的单体,生成具有部分交含有联或者支化分子结构的聚氨酯胶束;另一种是在水性聚氨酯乳液中加入可以与乳液稳定共存的内交联剂而这些内交联剂只有在使用时由乳液体系的HLB值、温度、外部能量如紫外光辐射等因素的变化才与聚氨酯树脂中的官能团发生交联反应,生成具有网状个结构的热固性聚氨酯树脂。在大分子中引入含有3或3 个以上官能团的单体生成部分交联或支化结构,即将的聚氨酯树脂的合成一般是采用预聚体分散法交联单体如三聚体或三羟甲基丙烷等与低相对分子质量的聚氨酯预聚体充分混合,在水中分散后再加入扩链剂如乙二胺进行扩链反应。这种方法合成的具有部分交联结构的水性聚氨酯相比于丙酮法制备的水,具有不消耗溶剂(丙酮)且能同时获得高固性聚氨酯含量等优点。,还可采取丙酮法制备这类除预聚体分散法以外内交联型水性聚氨酯,即在预聚体分散前就用部分三官能度的单体如三羟甲基丙烷代替双官能团的单体,用少量丙酮为溶剂解决由于预聚体扩进行扩链反应链后相对分子质量增加而引起的黏度变大的问题,在分散形成乳液后再将丙酮等低沸点溶剂减压脱去,采用这种方法制备的水性聚氨酯具有相对分子质量分布窄、结构及粒径大小可变范围易控制、反应稳定性,但最大的缺点是制备的乳液的涂膜耐溶剂好等优点特别是耐丙酮性能差且工艺复杂,不利于工业化生产。 2.2外交联法 添加外交联剂的水性聚氨酯亦称为水性双组分聚氨酯,水性聚氨酯为一组分,交联剂为另一组分。在,将两组分混合均匀,成膜过程中发生化学反使用时应,形成交联结构。消除涂膜的亲水基团,可大幅度提高涂膜的耐水性,同时也适当提高了涂膜的力学性,聚氨能。水性聚氨酯的结构决定着外交联剂的组成酯分子中带羟基、氨基时,常用的外交联剂有水分散多异氰酸酯、氮杂环丙烷化合物、氨基树脂等;聚氨酯,常用的外交联剂有多元胺、环丙分子中带有羧基时烷的化合物及某些金属化合物,如Al(OH)3,Ca(OH)2等。为了更好地改善聚氨酯的性能,可同Mg(OOCH3)2时添加内交联剂和外交联剂,通过双重作用对聚氨酯进行交联改性。聚

八位流水灯设计报告

八位流水灯循环点亮电路设计 1.设计要求 采用74LS138芯片,实现8位流水灯循环点亮电路。 2.题目分析 74LS138为3-8线译码器,它的工作原理是:①当一个选通端(E1)为高电平,另两个选通端E2和E3为低电平时,可将地址端(A0、A1、A2)的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。举例说明:如果A2A1A0=001,那么Y1输出0,其余输出1,发光二极管阴极接Y0-Y7,阳极接VCC,接上限流电阻,则Y1端发光二极管发光。 课题要求设计八位二极管循环点亮,则需要一系列脉冲序列,使得A2A1A0电平发生变化。即依次选通Y0-Y7,脉冲从000-111。 3.方案选择 利用74LS138选通发光二极管发光。 利用74LS161产生000-111脉冲控制74LS138的A2A1A0,依次选通Y0-Y7。产生脉冲序列也可以用74LS191是四位二进制同步加/减计数器,与74LS161相比,它能够实现减计数,此处只需要求产生脉冲序列,而且74LS161是常用的计数器,所以选择74LS161产生脉冲序列。 74LS161计数必须有时钟脉冲,如何获得时钟脉冲: 一、函数发生器获得; 二、555定时器可以产生方波; 三、LM358设计成方波发生器。 因为在电子设计这门课程中,我们做过LED闪烁灯,产生方波的原理前面实验报告中已经有所介绍,所以决定采用555定时器产生方波,而且频率更容易控制。 到此,所需设计已经完成,但如果加上数码管显示第几个LED灯发光,还需要讲信号进行译码,才能输出显示数字。采用4511芯片驱动数码管,功耗比较低。 4.原理框图

5.主要元器件介绍 5.174LS138 74LS138为3线-8线译码器,其工作原理如下: ●当一个选通端(E1)为高电平,另两个选通 端(E2)和(E3)为低电平时,可将地址端(A0、A1、A2)的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。 ●若将选通端中的一个作为数据输入端时, 74LS138还可作数据分配器。 5.274LS161 74LS161是常用的四位二进制可预置的 同步加法计数器。 当清零端CR=“0”,计数器输出 Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”,这个时 候为异步复位功能。当CR=“1”且 LD=“0”时,在CP信号上升沿作用后, 74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3,D2,D1,D0的状 态一样,为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后,计 数器加1。74LS161还有一个进位输出端CO,其逻辑关系是CO=Q0·Q1·Q2·Q3·CET。 合理应用计数器的清零功能和置数功能,一片74LS161可以组成16进制以下的任意 进制分频器。 5.3555定时器 555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发 器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压,当5脚 悬空时,则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC /3,C2的反相输入端的电压为VCC/3。若触发输入端 TR的电压小于VCC/3,则比较器C2的输出为0,可使 RS触发器置1,使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3,同时TR端的电压大于VCC/3,则 C1的输出为0,C2的输出为1,可将RS触发器置 0,使输出为0电平。 5.44511 4511芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器,使输入的二进制数在数码管上

改性水性聚氨酯研究进展

改性水性聚氨酯研究进展 改性水性聚氨酯研究进展 摘要:介绍了几种水性聚氨酯化学改性研究进展,包括环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅烷等二元共聚改性及两种以上树脂的三元共聚改性的研究状况。展望了水性聚氨酯化学改性的发展趋势。 关键词:水性聚氨酯;改性;共聚 中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号: 0 前言 聚氨酯(polyurethane)是聚氨基甲酸酯的简称,是在聚合物内含有相当数量氨酯键的高分子化合物。水性聚氨酯(WPU)是以水代替有机溶剂作为分散介质的二元胶态体系,它不含或含有少量有机溶剂,具有不燃、无毒无污染、节省能源、操作加工方便等优点,同时保留了传统溶剂型聚氨酯的一些优良胜能,如良好的耐磨性、柔韧性、耐低温性和耐疲劳性等。单一的聚氨酯乳液尚存在自增稠性差、固含量低、乳胶膜的耐水性差、光泽性较低、涂膜的综合性能较差等缺点。但是,PU预聚体中的-NCO基团具较强的活性,能与羟基、氨基、乙烯基等基团反应,这就为研究者通过改性来提高WPU涂料的综合性能提供了可能,促使广大的科研工作者对水性聚氨酯涂料进行各种改性研究,以扩大其应用范围。 水性聚氨酯改性的方法有物理共混和化学共聚两种形式:共混是将具有互补特性的两种或多种树脂混合在一起,存在的最大问题是混容稳定性差;共聚是通过在体系中引入各种功能性的成分,合成具有特殊性能的复合乳液,因乳液的稳定性好而具实用性。目前,PU与羧甲基纤维素、聚乙烯醇、醋酸乙烯、丁苯橡胶、环氧树脂、聚硅氧烷和丙烯酸酯的复合乳液均有研究,其中后三类复合乳液因在功能上与水性聚氨酯具有互补性,尤其对聚氨酯涂层的耐水性及硬度、强度等力学性能的改善较为显著,因此,研究最为活跃。

水性聚氨酯

水性聚氨酯涂料 摘要:本文介绍了水性聚氨酯涂料的组成、结构以及特性,然后讲述了水性聚氨酯的应用,最后展望了该涂料的发展趋势。 关键词:水性聚氨酯,组成,特性应用,展望 水性聚氨酯包括聚氨酯水溶液, 水分散液和水乳液, 是以水为介质的二元胶态体系。它不含或含很少量的有机溶剂, 其粒径小于0.1 nm, 具有较好的分散稳定性, 不仅保留了传统的溶剂型聚氨酯的一些优良性能, 而且还具有生产成本低、安全不燃烧、不污染环境、不易损伤被涂饰表面、易操作和改性等优点 , 对纸张、木材、纤维板、塑料薄膜、金属、玻璃和皮革等均有良好的粘附性。水性聚氨酯涂料将聚氨酯涂膜的硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂好等优点与水性涂料的低VOC含量相结合,符合发展涂料工业的“三前提”(资源,能源,无污染)及“四E原则”(经济 ECONOMY,效率EFFICIENCY,生态ECOLOGY,能源ENERGY) 1 聚氨酯防水涂料的组成、结构 1.1 组成 目前我国市场上双组分聚氨酯防水涂料的预聚体组分(常称甲组分), 其组成相差不大, 基本上都以甲苯二异氰酸(TDI)与聚醚多元醇(简称聚醚)的多种型号混合物加成聚合而成(又称逐步聚合, 它既不是缩合, 也有别于聚合)。为获得合理的抗拉强度和延伸率, 预聚体的- NCO质量分数w-NCO 值应该控制在4%~5%.由于不少生产企业在选材、设备及工艺控制上还达不到反应的严格要求, 反应最终产物的游离TDI 含量w-NCO 在0.5%以上( 优良的反应在0.1%以下), 故这些厂家预聚体的w-NCO 实际控制在(5 土O.5)%左右, 产品组分的差异多数发生在乙组分的组成上:主剂分别采用与一NCO 反应的聚醚、含芳香烃的焦油类物质或带有结晶水的无机化合物及它们的混合物; 助剂有固化剂摩卡(MOCA), 它具有对称的芳环结构及邻位氯原子, 前者的刚性以及与其它基团反应生成的脲键的极性吸引力使聚氨酯具有很高的机械强度,后者的空间位阻和吸电子效应降低了胺基的反应速率, 使双组分涂料有足够的施工时间;增塑剂二丁酯、蒽油类可调整产品的抗拉强度及延伸率;填料不仅可以降低成本, 而且可以改善产品的高低温性能、施工性及储存稳定性;有的产品还加人催化剂以提高冬季成膜性。由此可见, 我国目前商品聚氨酯防水涂料的质量主要取决于乙组分的组成。 1.2 结构及其与老化的关系 聚氨酯的- NCO 基虽然可以与很多活泼基团反应, 但对于防水涂料而言, 具有应用价值的以含有- OH.- NH2 活泼基团的物质为主。聚氨酯分子结构中除氨酯键外, 还存在原料引人的醚键、酯键、不饱和双键基团及反应可能形成的脲基、缩二脲、脲基甲酸酯等链节。化学结构上的差异势必反映在性能上: 1)芳香族氨酯键裂解温度低, 例如酚封闭的芳香族氨酯键裂解温度仅120℃, 而醇封闭的脂肪族氨酯键裂解温度可达250℃, 这就是聚醚聚氨酯防水膜可以作非外露型防水材料的主要原因; 2)芳香族氨酯键遇胺转化为脲, 性脆而延性差; 3)芳香族氨酯键遇醇而醇解, 进一步受紫外线照射或受热会分解; 4)芳香族氨酯键的抗碱性大大低于脂肪族氨酯键, 而目前的建筑物基层以水泥为主, 这对芳香族氨酯键是不利的。由于煤焦油中的活泼氢基本上都以芳香族基团出现, 故焦油聚氨酯防水涂料的抗老化性极差是由先天性的缺陷所造成的。

流水灯设计与总结报告

流水灯设计与总结报告 摘要:近年来,随着电子技术和微型计算机的发展呢,单片机的档次不断提高应用领域也不断扩大,已在工业控制、尖 端科学、智能仪器仪表、日用家电汽车电子系统、 办公自动化设备、个人信息终端及通信产品中得到广泛 的应用,成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。关键字:单片机,流水灯 需求分析: 随着现代社会的发展,人们越来越追求审美和新颖,而流失灯就是其中一种,以前简单的照明工具变得越来越多样化,流水灯的千姿百态给人一种视觉冲动,现在不管大街小巷我们都可以随处可见这种变幻万千的流水灯,而这种流水灯我们可以产用子电路去设计,我们可以用控制器和状态译码器来实现灯光的流水效果,但是现在我们可以用单片机AT89C51来实现,因为其相对于电子电路有明显的优越性,控制硬件电路比较简单,软件方面也不复杂,而且功能作用并不低于电子电路设计的。由于它的小巧方便,我们采用单片机来做流水灯。 设计系统

1.复位电路部分 为确保微机系统中电路稳定可靠工作,复位电路是必不可少的一部分。单片机在启动时都需要复位,以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态,并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时,且振荡器稳定后,如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上,则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有:手动按钮复位和上电复位。手动按钮不仅具有上电复位的功能,还可以通过按按键的方法实现复位,(如上图所示按S22)此时电源VCC经两个电阻分压,在RST端产生一个复位高电平。 2.时钟电路部分 时钟电路为单片机工作提供基本时钟,它是计算机工作的心脏,它控制着计算机的工作节奏。时钟电路一般由晶体震荡器和电容组成。

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