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

丙烯酸脂改性聚丙烯酸酯( )具有优异的耐光性、户外曝晒耐久性,即耐紫外光照射不易分解变黄,能持久保持,有较好的耐酸碱盐性,极好的柔原有的色泽和光泽韧性和最低的颜料反应性。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,可以弥补单一聚氨酯水分散体自增稠性水分散体差、固含量低,乳胶膜的耐水性差,光泽性较差和单一,柔韧性差,不耐溶剂的缺丙烯酸水分散体热粘冷脆点,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,较低耐磨性与丙烯酸酯树脂良好的附着力、耐候性的成本有机结合,制备出高固含量、低成本以及达到使用要求的水性树脂。丙烯酸酯改性聚氨酯乳液大致有物理共混改性和合成共聚乳液两种方法。共聚乳液的制备方法主要有以下几种

（1）（PU) 乳液和PA 乳液共混,外加交联剂,形成聚氨酯丙烯酸酯共混复合乳液;- (PUA)

（2）先合成聚合物乳液,以此为种子乳液再,形成具有核壳结构的进行丙烯酸酯乳液聚合/ PUA复合乳液;

（3）两种乳液以分子线度互相渗透,然后进行反应,形成高分子互穿网络的复合乳液。这些方法巧妙地提高了PU乳液和PA乳液的相容性。

( 4) 合成带双键的不饱和氨基甲酸酯单体C=C然后将该大单体和其它丙烯酸酯单体进行乳液共聚得到PUA共聚乳液。

2.3有机硅改性

简称聚硅氧烷是一类以重复的聚有机硅氧烷(Si-O )键为主链,硅原子上直接连接有机基的聚合物。习惯将硅烷单体及聚硅氧烷统称为有机硅。由于有,使它具有低温柔顺性好、机硅这种特殊结构和组成表面张力低、生物相容性好、耐燃、耐候性好、耐水性好、热稳定性好等优点。采用化学合成方法将聚氨酯-有机硅氧烷结合起来,在聚氨酯的分子中引入憎水基团,可以大大降低体系的膜表面张力极大地降低了膜的表面能,使得原本发粘的聚氨酯水性乳液涂膜的粘,同时还能有效提高涂膜的硬度和耐老化性明显下降性能。有机硅改性聚氨酯可以通过物理共混来进行,例,利用水性聚氨酯和聚硅氧烷乳液进行物理共混改性。聚氨酯可以改善聚硅氧烷乳液的耐油性,而聚硅氧烷乳液可以改善水性聚氨酯的耐水和耐溶剂性,两者共混可获得取长补短的效果。有机硅共混改能性通常是将有机硅用作改性剂添加入聚氨酯体系中,改善聚氨酯制品某方面的性能。由于乳化剂的存在,共混改性对膜的性能有负面影响,共混改性仅仅是简单的机械混合,无化学键形成,羟基硅油易于迁移,造成硅感时效短。因此,有机硅改性聚氨酯最常用方法是共聚改性。通过两端带有反应性官能团的聚硅(最常见的是聚二甲基硅氧烷,或氧烷低聚物PDMS)与多异氰酸酯经逐部分甲基被取代后所得聚硅氧烷步加成,聚合而制得嵌段共聚物。用于改性聚氨酯研究的有机硅化合物主要是含有羟基封端的羟基硅油、氨基或烷氧基封端的硅烷偶,带有活性端基的聚硅氧烷与端异氰酸酯基的联剂等,制成有机化合物或预聚体通过加成聚合和扩链反应硅改性聚氨酯。有机硅共聚改性水性聚氨酯制备方法主要有合成与扩链两种不同的方法。所谓合成法是在合成过程中将羟基硅油或氨基硅油引入聚氨酯链段,合成过程反应平稳。但中。羟基硅油的反应活性适中,并且在聚氨酯溶解氨基硅油的氨基氢反应活性很高度有差异,所以聚合反应都需要在溶剂的存在下进行;扩链法是指在预聚体乳化的过程中扩链引入氨基硅油,如有人报道了利用侧链氨基硅油来改善水性聚氨酯的研究。

2. 4丙烯酸酯（接枝或嵌段）共聚改性

在各种改性方法中,最引人注目的是聚氨酯丙烯酸PUA 复合乳液的研究。丙烯酸酯具有优异的耐光性、耐候性、耐酸碱腐蚀性及最低的颜料反应性。但存在硬度大、耐溶剂性差

等缺点。而用丙烯酸酯对水性PU改性,能把二者的优点结合起来,使其胶膜柔软,耐磨、耐水解性能优异,可大大拓宽其应用范围。Hirose 等采用无皂聚合技术制备了一种具有核2壳结构的聚氨酯2丙烯酸接枝共聚物,利用热力学分析法讨论了乳胶粒内部及乳胶粒之间交联反应的影响因素,还用接触角测量仪对乳胶粒的微观结构及胶膜的表面组成和性能进行了表征和研究。WilliamsN等先制备出亲水性的聚氨酯预聚物,再加入丙烯酸类单体和扩链剂、催化剂进行自由基聚合反应,得到核壳无交联型的丙烯酸2聚氨酯杂化乳液。干燥后胶膜的耐磨性、耐水性和抗污性均有提高。我国对PUA复合改性研究也日趋活跃,杨文堂等相继进行了丙烯酸树脂改性水性PU的方法、热行为分析、红外光谱分析、结构及规律和性能的研究。

2.5环氧树脂复合改性

环氧树脂具有优异的粘接性、热稳定性、耐化学性,而且是多羟基化合物,可直接参加水性聚氨酯的合成反应,可以将支化点引入聚氨酯主链,使之形成部分网状结构,提高水性聚氨酯胶粘剂的综合性能。郭俊杰等合成了用于复合膜粘接的环氧树脂改性水性PU胶。该胶粘剂对多种复合膜都有较强的粘接性能,且稳定性好,在固含量为30%时仍然具有较高的粘接强度。华南理工大学化工研究所采用环氧树脂E244作为大分子扩链剂,充分利用环氧树脂的环氧基和羟基参与反应,合成的水性PU树脂性能优异。引人环氧树脂制成的水性PU胶膜外观良好,具有良好的初粘性,且耐水性、耐溶剂性、耐热蠕变性、固化速度都有较大提高。王武生等用环氧硅氧烷改性水性PU,使水性PU中的羧基或羧基季铵盐与交联剂中的环氧基及硅氧烷基发生水解缩合反应,制备了一种环氧硅烷改性的水性PU,性能优良且无毒、使用安全。

2.6无皂乳液聚合

无皂乳液聚合是指在反应过程中完全不加乳化剂或仅加入微量乳化剂小于CMC 的乳液聚合过程。与传统的乳液聚合相比,无皂聚合避免了乳化剂的隔离、吸水、渗出等影响,能得到单一分散、表面洁净的胶乳粒子;可以消除乳化剂对环境的污染,克服产物中残留乳化剂带来的缺陷,使聚合物具有高耐水性,优良的光学和热学性能。乳液型复膜胶中含有小分子乳化剂,容易向表面迁移,并使产物耐水性、粘附性等下降。由于本身黏度大、流平性差,给操作带来很多不便。无皂聚合法可以克服这些缺点。张初银等用丙烯酸酯作为溶剂先制得水性PU预聚体,然后加入引发剂通过自由基聚合得到PUA复合乳液。过程中不需乳化剂,乳液耐水性、成膜性等性能良好。杨建军等采用具有自乳化功能的二羟甲基丙酸DMPA 、聚醚、TDI与甲基丙烯酸羟丙酯反应生成PU种子乳液,再与丙烯酸单体发生接枝共聚,制得丙烯酸改性PUA无皂乳液。研究表明,制备的无皂乳液耐水性、耐溶剂性及力学性能等均优于未改性PU乳液。但是无皂聚合研究范围还不够广泛,大多集中在丙烯酸酯类的研究上,聚合机理研究也不够成熟。由于没有乳化剂的保护,尚难以制得高固含量、高稳定性的乳液。

2.7多元改性

J. Edward等开发的以聚氨酯2丙烯酸酯2醇酸树脂三元共聚物为基体的改性水性PU,具有很好的户外耐光性、流动性以及耐刮伤性能等。Li Y J等研究表明,随着聚硅氧烷含量增加,材料的表面能降低,相分离程度也逐渐加剧,使得材料力学性能大大降低。李永清等以TDI、聚醚二元醇为主要原料制得2NCO封端的预聚体,并按一定比例引入环氧树脂、氨丙基聚硅氧烷、多元胺固化剂。由于聚硅氧烷/聚氨酯链与环氧树脂交联链缠结互穿,起到强迫互容的作用,从而降低了相分离的程度,得到一种新的PDMS/PU/EP互穿聚合物网

络,此三元共聚物具有很好的拉伸强度、疏水性能以及较低的表面张力。张晓镭等采用丙烯酸树脂、有机硅对水性PU进行改性,合成了一种有机硅丙烯酸酯聚氨酯聚合物。分析了反应温度、- NCO/ - OH比值、引发剂浓度、- COOH用量、有机硅用量等因素对反应的影响。结果表明,合成的聚合物具有丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅3者的优点。汪存东等合成了反应性的阴离子型环氧/丙烯酸酯,再以聚氨酯/丙烯酸酯作为乳化剂与其共混,通过紫外光固化制成了水性环氧2丙烯酸酯/聚氨酯2丙烯酸酯的复合型水性涂料。

结束语：

水性聚氨酯改性的目的是为了改善树脂本身性能上的一些不足或者提高树脂的综合性能,以扩大其使用范围。水性聚氨酯的生产和应用已得到迅速的发展,其品种和产量日益增多,质量不断提高,对水性聚氨酯的研究更是日新月异。随着科研工作者的不断努力新的改性技术不断发展,改性技术日益完善,水性聚氨酯新的品种不断推出,水性聚氨酯应用领域将越,我国的水性聚氨酯的研究与开发前景十分广来越广阔,市场需求前景十分诱人。

随着科学技术的发展以及社会环保意识的提高,对聚氨酯胶粘剂的性能也提出了更高的要求。加强水性聚氨酯胶粘剂、反应型热熔胶以及无溶剂胶的研究,是今后聚氨酯胶粘剂研发的重要方向。

参考文献

【1】《水性聚氨酯改性技术研究进展》陕西科技大学资源与环境学院：王学川，卢先博，强涛涛；

【2】《水性聚氨酯的研究进展》安徽大学化学化工学院：刘杰，张然，刘建军，昊庆云，昊明元；

材化061—25 马宁

2009-4-19

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

聚氨酯的合成工艺

改性水性聚氨酯涂料的合成工艺 引言： 随着人们环保意识的增强，人们对自身的生活环境越来越关注，传统的溶剂型聚氨酯胶粘剂有毒、易燃、异味、易造成空气污染等缺点,而水性涂料具有无毒、不易燃烧、无污染环境等优点，而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，它是以水为分散介质的二元胶体体系，符合目前化工环保的要求，因此日益受到人们的关注。然而，一般的聚氨酯乳液固含量低，胶膜的耐水性差、光泽性较低，涂膜的综合性能较差，对水性聚氨酯乳液进行适当的改性后能更好地提高水性聚氨酯涂料的综合性能，扩大应用范围。在各种改性方法中，最引人注目的是聚氨酯/聚丙烯酸改性(PUA) 复合乳液的研究。PUA 改性树脂将两种材料的最佳性能融合于一体，可制备出高固含量的水性树脂，降低加工能耗，提高生产率，其胶膜柔软、耐磨、耐湿擦、耐水解性能优异。PUA 的研制方法有共混复合、共聚复合、核－壳乳液聚合法和PUA 互穿网络乳液聚合法4 种。其中用环氧树脂E-44 和甲基丙烯酸甲酯(MMA)复合改性水性聚氨酯，丙烯酸羟乙酯(HEA)与MMA 发生共聚反应.制得以丙烯酸酯为核，聚氨酯为壳，HEA 为核壳之间桥连的核壳交联型PUA 复合乳液。这种复合乳液集中了聚氨酯的耐低温、柔软性好、附着力强，丙烯酸酯的耐水和耐候性好，环氧树脂的高模量、高强度、耐化学性好等许多优点。实验研究结果表明：随着环氧树脂E-44 和MMA 添加量增大，胶膜硬度、拉伸强度和耐水性逐渐提高，胶膜断裂伸长率和乳液的稳定性则随着降低，当环氧E-44 含量为4%，MMA含量为20%~30%时综合性能较好。改性后的聚氨酯在下几种用途时有杰出的综合效果：水性聚氨酯木器涂料，水性聚氨酯织物涂料，建筑防水涂料，水性聚氨酯防腐涂料，水性聚氨酯汽车涂料，功能性水性聚氨酯涂料。共聚乳液的制备方法主要有以下几种：(1) 聚氨酯乳液和丙烯酸酯乳液共混，外加交联剂，形成聚氨酯-丙烯酸酯共混复合乳液；(2) 先合成聚氨酯聚合物乳液，以此为种子乳液再进行丙烯酸酯乳液聚合，形成具有核-壳结构的聚氨酯丙烯酸酯复合乳液；(3) 2种乳液以分子线度互相渗透，然后进行反应，形成高分子互穿网络的聚氨酯丙烯酸酯复合乳液；(4) 合成带C═C双键的不饱和氨基甲酸酯单体，然后将该大单体和其它丙烯酸酯单体进行乳液共聚，得到聚氨酯丙烯酸酯共聚乳。 聚氨酯的合成工艺： 1.1 主要原材料准备和精制 异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），工业品;聚醚多元醇（N220，相对分子质量为2000），工业品；蓖麻油（C.O），分析纯；1，4- 丁二醇（BDO），工业品；三羟甲基丙烷（TMP），试剂级；环氧树脂E- 20，工业品；二羟甲基丙酸（DMPA），工业品；甲基丙烯酸甲酯（MMA），工业品；N- 甲基吡咯烷酮（NMP），工业品；三乙胺（TEA）、乙二胺（EDA）、丙酮，分析纯，使用前用4A 分子筛干燥处理；偶氮二异丁腈（AIBN），化学纯；二月桂酸二丁基锡（DBTDL），分析纯；成膜助剂、流平剂、增稠剂，均为工业品。 1.2光引发剂 作为光固化材料的重要组成部分，光引发剂的作用是吸收一定波长的光能后产生活泼自由基或阳离子，引发或催化相应的单体或预聚物的聚合。在紫外光固化体系中，光引发剂在吸收适当光能后，发生光物理过程至某一激发态，若此时的能量大于键断裂所需的能量，就能产生初级活性种，如自由基或离子，从而引发聚合反应。自由基引发剂有安息香类、苯偶姻类、苯乙酮类、硫杂蒽酮类等，在空气中受O 2 的阻聚作用而影响固化速度。另一种夺氢型引发剂利用叔胺类光敏剂构成引发剂/光敏剂复合引发体系，可抑制O 2 的阻聚作用，提高固化速度。另外，大分子光引发剂分为侧链夺氢型和主链裂解型。二苯甲酮、硫杂蒽酮等光活性芳酮作为侧基接到大分子链上可制得侧链夺氢型大分子光引发剂；主链裂解型不多见，以苯偶姻醚聚碳酸酯为代表，利用这类光引发剂可以合成嵌段共聚物，以获得性能更加平衡或

水性聚氨酯涂料doc

水性聚氨酯涂料的特点及改性应用综述 学院：材料与化工学院 专业：高分子材料与工程 班级：110311班 姓名：李辽辽 学号：110311122 水性聚氨酯涂料的特点及改性应用综述 李辽辽 （班级：11班学号：110311122） 摘要：介绍水性聚氨酯涂料的分类、特点及其改性应用 关键字：水性聚氨酯涂料；改性；应用 0引言 聚氨酯(又称聚氨基甲酸酯)是指分子主链结构中含有氨基甲酸酯(-NH0COO-)重复单元的高分子聚合物，通常由多异氰酸酯与含活泼氢的聚多元醇反应生成。水性聚氨酯(WPU)是以水代替其他有机溶剂作为分散介质的聚氨酯体系，形成的WPU 乳液及其胶膜具有优异的机械性能、耐磨性、耐化学品性和耐老化性等特点，可广泛用于轻化纺织、皮革加工、涂料、建筑和造纸等行业。随着世界各国对环境保护的日益重视，越来越多的学者致力于水性聚氨酯涂料的开发，有效限制挥发性有机溶剂的毒害性。虽然水性聚氨酯具有一些优良的性能，但仍有许多不足之处。如硬度低、耐溶剂性差、表面光泽差、涂膜手感不佳等缺点。由于水性聚氨酯在实际应用中存在诸多问题，因此需要对其进行改性。其改性方法主要包括环氧树脂改性、丙烯酸酯改性、有机硅改性、多元改性等。 2水性聚氨酯涂料的特点与分类 2.1水性聚氨酯涂料的特点[1] 水性聚氨酯涂料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，粒径小于0.1nm，具有较好的分散稳定性，不仅保留了传统的溶剂型聚氨酯涂料的一些优良性能，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。 2.2水性聚氨酯涂料的分类 目前的水性聚氨酯主要包括单组分水性聚氨酯涂料、双组分水性聚氨酯涂料和特种涂料三大类。 2.2.1单组分水性聚氨酯涂料 单组分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类涂料。通过交联改性的水性聚氨酯涂料具有良好的贮存稳定性、涂膜机械性能、耐水性、耐溶剂性及耐老化性能，而且与传统的溶剂型聚氨酯涂料的性能相近，是水性聚氨酯涂料的一个重要发展方向。目前的品种主要包括热固型聚氨酯涂料和含封闭异氰酸酯的水性聚氨酯涂料等几个品种：a.热固型聚氨酯涂料。交联的聚氨酯能增加其耐溶剂性及水解稳定性。聚氨酯水分散体在应用时与少量外加交联剂混合组成的体系叫热固型水性聚氨酯涂料，也叫做外交联水性聚氨酯涂料。b.含封闭异氨酸酯的水性聚氨酯涂料。该涂料的成膜原料由多异氰酸酯组分和含羟基组分两部分组成。多异氰酸酯被苯酚或其它含单官能团的活泼氢原子的化合物所封闭，因此两部分可以合装而不反应，成为单组分涂料，并具有良好的贮藏稳定性。c.室温固化水性聚氨酯涂料。对于某些热敏基材和大型制件，不能采用加热的方式交联，必须采用室温交联的水性聚氨酯涂料。通过与水分散性多异氰酸酯结合，可以改进水性端羟基聚氨酯预聚物／丙烯

环氧树脂的改性研究发展

环氧树脂的改性研究发展 付东升 1 朱光明 1 韩娟妮2 （1西北工业大学化工系，2西北核技术研究所） 1、前言 近年来，科研工作者对环氧树脂进行了大量的改性研究，以克服其性脆，冲击性、耐热性差等缺点并取得了丰硕的成果。过去，人们对环氧树脂的改性一直局限于橡胶方面，如端羧基丁脂橡胶、端羟基丁腊橡胶、聚琉橡胶等[1—4]。近年来，对环氧树脂的改性不断深入，改性方法日新月异，如互穿网络法、化学共聚法等，尤其是液晶增韧法和纳米粒子增韧法更是近年来研究的热点。综述了近年来国内外对环氧树脂的改性研究进展。2、丙烯酸增韧改性环氧树脂 利用丙烯酸类物质增韧环氧树脂可以在丙烯酸酯共聚物上引入活性基团，利用活性基团与环氧树脂的环氧基团或经基反应，形成接技共聚物，增加两相间的相容性。另一种方法是利用丙烯酸酯弹性粒子作增韧剂来降低环氧树脂的内应力。还可以将丙烯酸酯交联成网络结构后与环氧树脂组成互穿网络(IPN)结构来达到增韧的目的。张海燕[5]等人利用环氧树脂与甲基丙烯酸加成聚合得到环氧-甲基丙烯酸树脂(EAM)，其工艺性与不饱和聚酯相似，化学结构又与环氧树脂相似，得到的改性树脂体系经固化后不仅具有优异的粘合性和化学稳定性，而且具有耐热性好、较高的延伸率，固化工艺简单等优点。同时由于共聚链段甲基丙烯酸酯的引入，体系固化时的交联密度降低，侧基的引入又为主链分子的运动提供更多的自由体积，因此改性体系的冲击性能得以提高。 韦亚兵[6]利用IPN法研究了聚丙烯酸酯对环氧树脂的增韧改性。他将线性聚丙烯丁酯交联成网状结构后与环氧树脂及固化剂固化，形成互穿网络结构。该方法增加了丙烯酸丁酯与环氧树脂的相容性。该互穿网络体系具有较高的粘接强度和优异的抗湿热老化能力。 李已明[7]通过乳液聚合法首先制备出丙烯酸丁酯(PBA)种子乳液，在引发剂作用下合成出核乳液，然后在该种子上引入聚甲基丙烯酸甲酯壳层得到核壳粒子。利用该粒子来增韧环氧村脂时，由于聚甲基丙烯酸甲酯的溶解度参数与环氧树脂的溶解度参数相近，因此两者的界面相容性非常好。用SEM对其进行观察时可发现核壳粒子的壳层与环氧树脂溶为一体，而核芯PBA则在环氧基体中呈颗粒状的分散相。M.Okut[8]对PBA/PMMA核壳粒子增韧环氧基体体系进行了动态力学分析，在动态力学图谱上高温区可以发现没有与PMMA对应的玻璃化转化峰，只有与环氧树脂对应的玻璃化转变峰，这同时也证明了环氧树脂与PM MA的相容性。改性体系的缺口冲击强度显著提高，断口特征形貌由环氧树脂的脆性断裂转化为韧性断裂。 3、聚氨酯增韧环氧树脂 利用聚氨酯改性环氧树脂主要是为了改善其脆性，提高其柔韧性，增加剥离强度。聚氨酯粘接性能好，分子链柔顺，在常温下表现出高弹性。施利毅等[9]利用高分子合金的思想，采用熔体共混法制备出了PU／EP共混体系。他以异氰酸根封端的聚氨酯预聚体与环氧树脂在熔融条件下加入固化剂固化后得到共混改性体系：由于异氰酸根本身能与环氧基团反应，因此得到的改性体系两相间有良好的相容性，利用DMA分析，可发现其谱图上在m(PU)：m(EP)＝20：80时只有单一的宽的玻璃化转变蜂，这进一步证明了两相间的相容性。改性体系比环氧树脂的冲击强度有了大幅度提高。 目前研究最多的聚氨酯增韧环氧树脂体系是以聚氨酯与环氧树脂形成SIPN和IPN结构，这两种结构可起“强迫互容”和“协同效应”作用，使聚氨酯的高弹性与环氧树脂的良好的耐热性、粘接性有机地结合在一起，取得满意的增韧效果。 Y．Li[10]等利用双酚A环氧树脂与末端为异氰酸酯的聚醚聚氨酯低聚物进行改性接枝，二者在四氢呋喃溶液中形成均相溶液，然后在DDM固化剂作用下形成线性聚氨酯贯穿于环氧网络的半互穿网络结构。两者在用量比为

丁腈橡胶的基本性能及用途

字体大小：| | 2010-08-28 16:56 - 阅读：135 - ：0 ，由丁二烯与丙烯腈共聚而制得的一种合成橡胶。是耐油(尤其是烷烃油)、耐老化性能较好的合成橡胶。丁腈橡胶中丙烯腈含量(％)有42～46、36～41、31～35、25～30、18～24 等五种。丙烯腈含量越多， 耐油性越好，但耐寒性则相应下降。它可以在120℃的空气中或在150℃的油中长期使用。此外，它还具有良好的耐水性、气密性及优良的粘结性能。广泛用于制各种耐油橡胶制品、多种耐油垫圈、垫片、套管、 软包装、软胶管、印染胶辊、电缆胶材料等，在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料。 丁腈橡胶基本性能 主要采用低温乳液聚合法生产，丁腈橡胶具有优良的耐油性，其耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶，并且具有的耐磨性和气密性，粘接力强。丁晴橡胶的缺点是不耐臭氧及芳香族、卤代烃、酮及酯类溶剂，不宜做 绝缘材料。丁腈橡胶耐低温性差，电性能低劣，弹性稍低。 丁腈橡胶主要用途 丁腈橡胶主要用于制作耐油制品，如耐油管、胶带、橡胶隔膜和大型油囊等，常用于制作各类耐油模压橡胶制品，如O形圈、油封、皮碗、 膜片、活门、波纹管等，也用于制作胶板和耐磨零件。

公司代理经销南帝公司的产品有：普通丁腈橡胶、特殊丁腈橡胶、丁腈胶乳、热塑性弹性体（TPV）等。其中镇江南帝主要牌号：NANCAR 1051、1052、1053、1052M30、1043N、2845、2865、2875、3345、3365、4155等。特殊丁腈橡胶有以下： ??羧化丁腈(XNBR)：NANCAR 1072、1072CG、3245C 具优越耐磨性，适用于下列橡胶制品： a. 高耐磨的输送带、工业制品、纺织胶辊、及特殊鞋底等制品。 b. AB胶系接着剂及丙烯酸酯系接着剂。 c. 环氧树脂改性应用。 d. 软性电路板。 ??充油丁腈(NBR/DOP)：NANCAR 1082 适用于超低硬度(40 Shore A以下) 并兼具耐油特性之橡胶制品，如：工业胶辊、工业制品等。 ??丁腈/PVC (NBR/PVC)：NANCAR 1203D、1203HD、1203L D、具有良好的耐候性、耐油性，适用于下列橡胶制品： a. 耐臭氧的汽车部品(防尘套及胶管)、工业制品(胶板及杂件）、及电缆被 覆等制品。 b. 耐酒精汽油、低萃取燃料油管。 c. 耐溶剂的胶辊（工业胶辊、造纸胶辊、印刷胶辊）及纺织皮圈等制品。 d. 保温材料及运动器材等发泡制品。 ??丁腈/PVC/DOP (NBR/PVC/DOP)：NANCAR 1204D 适用于超低硬度并兼具耐油耐臭氧之橡胶制品，如：印刷胶辊厂、工业制品等。 ??预交联丁腈(NBR)：NANCAR 1022 具良好的尺寸安定性，特别适用于PVC改质，提高橡胶质感。 ??超低,极高丙烯腈丁腈(NBR)：NANCAR 1965、4580

水性聚氨酯的分类

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 2.按使用形式分 水性聚氨酯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，或无需交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

水性聚氨酯的制备及改性方法

聚氨基甲酸酯（polyurethane），简称聚氨酯（PU），是分子结构中含有重复氨基甲酸酯（-NHCOO-）结构的高分子材料的总称。聚氨酯一般由二异氰酸酯和二元醇或多元醇为基本原料经加聚反应而成，根据原料的官能团数不同，可制成线形或体形结构的聚合物，其性能也有差异。聚氨酯具有良好的力学性能、粘结性能及耐磨性等，在各领域得到了广发应用。 由于溶剂型聚氨酯的溶剂为有机物，具有挥发性，不仅污染环境，而且对人体有害。在人们日益重视环境保护的今天以及环保法规的确立，溶剂型涂料中的有机化合物的排放量受到了严格的控制，因此，开发污染小的水性涂料已成为研究的主要方向。水性聚氨酯（WPU）具有优异的物理机械性能，其不含或含有少量可挥发性有机物，生产施工安全，对环境及人体基本无害，符合环保要求。其生产方法分为外乳化法和内乳化法，外乳化法又称强制乳化法，由使用这种方法得到的乳液稳定性较差，所以使用较少。目前使用较多的是内乳化法，也称自乳化法，即在聚氨酯分子链上引入一些亲水性基团，使聚氨酯分子具有一定的亲水性，然后在高速分散下，凭借这些亲水基团使其自发地分散于水中，从而得到WPU。 然而，亲水基团的引入在提高聚氨酯亲水性的同时却降低了它的耐水性和拒油性。为了改善其耐水性和拒油性，通常是将强疏水性链段引入聚氨酯结构之中。有机硅、有机氟由于其表面能低和热稳定性好受到人们的重视，已经得到了广泛应用。同时利用纳米材料来提高涂膜的光学、热学和力学性能。纳米改性WPU 完美地结合了无机物的刚性、尺寸稳定性、热稳定性及WPU的韧性、易加工性，纳米改性WPU为涂料向高性能化和多功能化提供了崭新的手段和途径，是最有前途的现代涂料研究品种之一。[1] 1.2 水性聚氨酯的基本特征及发展历史 1937年德国的Otto Bayer博士首次将异氰酸酯用于聚氨酯的合成。直到1943年德国科学家Schlack在乳化剂或保护胶体存在的情况下，将二异氰酸酯在水中乳化并在强烈搅拌下加入二胺，首次成功制备了水性聚氨酯。1975年研究者们向聚氨酯分子链中引入亲水成分，从而提高了水性聚氨酯的乳液稳定性和涂膜性能，其应用领域也随之拓广。进入21世纪以来，随着水性聚氨酯乳液应用范围的进一步拓宽，世界范围内日益高涨的环保要求，进一步加快了水性聚氨酯工业发展的步伐。[2] 相对于国外，国内的水性聚氨酯发展较晚。我国水性聚氨酯的研究开始于上世纪七十年代，1976年沈阳皮革研究所最早研制出用于皮革涂饰用的水性聚氨

有机硅改性水性聚氨酯

有机硅改性水性聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液的研究 李伟,胡剑青,涂伟萍 (华南理工大学化工与能源学院,广州510640) 摘要:以聚酯多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基丙烯酸甲酯等为原料,合成了水性聚氨酯丙烯酸乳液,加入含侧氨基和不饱和双键的有机硅氧烷进行扩链改性,得到了一系列有机硅改性的聚氨酯丙烯酸乳液。对得到的产物进行了表征,对改性前后的体系涂膜的性能进行了比较,结果表明,用有机硅改性的聚氨酯丙烯酸乳液形成的涂膜接触角更大、附着力更强、具有更好的耐水性,但硬度稍有下降。 关键词:水性聚氨酯;有机硅;接触角;耐水性;柔韧性 0引言 水性聚氨酯(WPU)涂料有良好的物理机械性能和优良的耐寒性。但是单一的PU乳液存在自增稠差、固含量低、耐水性差、机械强度不如丙烯酸树脂等缺点,且成本较高。而聚丙烯酸酯(PA)乳液在性能上能与聚氨酯乳液形成互补,所以将聚氨酯乳液和聚丙烯酸乳液复合制备水 性聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)乳液,兼有聚氨酯和聚丙烯酸酯乳液的优点,有很好的应用前景。有机硅树脂表面能低,耐水性、耐候性以及透气性优良,已经广泛用于聚氨酯改性,采用合适化学方法用有机硅对水性聚氨酯-聚丙烯酸酯进行改性,可以得到有良好耐水性以及力学性能的涂膜。本文在聚氨酯链段上引入了几种有机硅氧烷,对得到的产物进行了表征及性能对比,制得了具有优良耐水性及力学性能的聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液[1-2]。 1实验 1.1原料 异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、己内酯二元醇(PCL)(M n=2000):工业品,拜耳公司;1,4-丁二醇(BDO):化学纯,上海凌峰化学试剂公司;二羟甲基丙酸(DMPA):工业品,进口;三羟甲基丙烷(TMP):试剂级,上海试剂一厂;N-甲基吡咯烷酮(NMP)、三乙胺(TEA)、乙二胺(EDA)、丙酮:分析纯,湖北大学化工厂;有机硅Z-6011、有机硅Z-6020、有机硅Z-6032:道康宁公司。 1.2合成工艺 1.2.1PU乳液的合成 将聚酯多元醇进行脱水处理后加入到装有搅拌器、冷凝管、温度计的四口烧瓶中,水浴升温到75～80℃后,加入IPDI,开动搅拌反应1.5～2h,后加入1,4-丁二醇,80℃反应1～1.5h,然后降温到70℃加入二羟甲基丙酸(溶于NMP中)和三羟甲基丙烷,反应2～3h,期间注意用丙酮调节黏度,后降温至50℃以下,加入有机硅后再加三乙胺中和15～20min,出料,在高速剪切下于去离子水中乳化分散,加入乙二胺扩链。减压脱去溶剂,最后得到半透明的带蓝光的PU乳液。 1.2.2PUA乳液的合成 将PU乳液、乳化剂、水混合后置于四口烧瓶中,搅拌加入含有引发剂AIBN的BA溶液,预乳化一段时间于80℃聚合3h,再升温至90℃反应1h,降至室温,出料,得到PUA乳液。 1.3乳液的成膜性能测试 (1)耐水性测试[3]:取适量的乳液涂在聚四氟乙烯板上,室温干燥7d成膜,将膜剪成 2cm×2cm的小块,称质量(m0),然后在水中浸泡一定时间,取出后吸干表面上的液体,称质量(m1)。计算膜的吸水率: 吸水率=(m1-m0)/m0×100% 用上海中晨数字技术设备有限公司JC2000C1型静滴接触角测量仪测量接触角; (2)硬度测试:根据GB/T1730—1993,使用QYB型漆膜摆杆硬度计测量; (3)附着力测试:根据GB1720—1979(1989)测量;

丁腈橡胶的基本性能及用途

丁腈橡胶的基本性能及 用途 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

字体大小： | | 2010-08-28 16:56 - 阅读：135 - ：0 ，由丁二烯与丙烯腈共聚而制得的一种合成橡胶。是耐油(尤其是烷烃油)、耐老化性能较好的合成橡胶。丁腈橡胶中丙烯腈含量(％)有42～46、36～41、31～35、25～30、18～24 等五种。丙烯腈含量越多，耐油性越好，但耐寒性则相应下降。它可以在120℃的空气中或在150℃的油中长期使用。此外，它还具有良好的耐水性、气密性及优良的粘结性能。广泛用于制各种耐油橡胶制品、多种耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管、印染胶辊、电缆胶材料等，在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料。 丁腈橡胶基本性能 主要采用低温乳液聚合法生产，丁腈橡胶具有优良的耐油性，其耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶，并且具有的耐磨性和气密性，粘接力强。丁晴橡胶的缺点是不耐臭氧及芳香族、卤代烃、酮及酯类溶剂，不宜做绝缘材料。丁腈橡胶耐低温性差，电性能低劣，弹性稍低。 丁腈橡胶主要用途 丁腈橡胶主要用于制作耐油制品，如耐油管、胶带、橡胶隔膜和大型油囊等，常用于制作各类耐油模压橡胶制品，如O形圈、油封、皮碗、膜片、活门、波纹管等，也用于制作胶板和耐磨零件。

公司代理经销南帝公司的产品有：普通丁腈橡胶、特殊丁腈橡胶、丁腈胶乳、热塑性弹性体（TPV）等。其中镇江南帝主要牌号：NANCAR 1051、1052、1053、1052M30、1043N、2845、2865、2875、3345、3365、4155等。特殊丁腈橡胶有以下： 羧化丁腈(XNBR)：NANCAR 1072、1072CG、3245C 具优越耐磨性，适用于下列橡胶制品： a. 高耐磨的输送带、工业制品、纺织胶辊、及特殊鞋底等制品。 b. AB胶系接着剂及丙烯酸酯系接着剂。 c. 环氧树脂改性应用。 d. 软性电路板。 充油丁腈(NBR/DOP)：NANCAR 1082 适用于超低硬度(40 Shore A以下) 并兼具耐油特性之橡胶制品，如：工业胶辊、工业制品等。 丁腈/PVC (NBR/PVC)：NANCAR 1203D、1203HD、1203L D、具有良好的耐候性、耐油性，适用于下列橡胶制品： a. 耐臭氧的汽车部品(防尘套及胶管)、工业制品(胶板及杂件）、及电缆被 覆等制品。 b. 耐酒精汽油、低萃取燃料油管。 c. 耐溶剂的胶辊（工业胶辊、造纸胶辊、印刷胶辊）及纺织皮圈等制品。 d. 保温材料及运动器材等发泡制品。 丁腈/PVC/DOP (NBR/PVC/DOP)：NANCAR 1204D 适用于超低硬度并兼具耐油耐臭氧之橡胶制品，如：印刷胶辊厂、工业制品等。 预交联丁腈(NBR)： NANCAR 1022 具良好的尺寸安定性，特别适用于PVC改质，提高橡胶质感。 超低,极高丙烯腈丁腈(NBR)：NANCAR 1965、4580

水性聚氨酯在地坪中的应用-水性聚氨酯树脂

水性聚氨酯在地坪中的应用 华成明，汤诚 （武汉仕全兴新材料科技股份有限公司，武汉430040） 摘要：根据水性地坪漆特点，以水性聚氨酯分散体、水性丙烯酸分散体配以水性聚氨酯固化剂作为主要成膜物质，并配以消泡剂、流平剂、增稠剂、色浆/精等分别制备水性地坪面漆。并对不同组合特点进行性能和经济成本探讨，以此参考，用户可根据需要优选树脂和固化剂配比，设计出高性价比的水性聚氨酯地坪、优选出合适的工艺配比以达到各方要求，加快推进环保地坪涂装。 关键词：水性地坪；水性聚氨酯；水性聚氨酯固化剂 1.前言 聚氨酯是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外，还可含有醚、酯、脲、缩二脲，脲基甲酸酯等基团，因而具有优异柔韧性和耐磨性。溶剂型聚氨酯地坪漆生产和施工过程中使用和排放大量挥发性有机物（VOC），各地正陆续限制使用或禁止使用。而市场上代替的水性产品在性能和经济成本与油性产品差距较大，限制了水性产品的推广。本研究采用水性聚氨酯分散体(HPU-7135)和丙烯酸分散体（HPUA-1036）作为水性树脂，并配以水性聚氨酯固化剂（S-101）做双组份水性聚氨酯地坪漆具有良好施工性、柔韧性、极佳的耐磨性。该体系做出来的水性地坪，适应不同需求，用户可根据需要优选树脂和固化剂配比，设计出高性价比的水性聚氨酯地坪、优选出合适的工艺配比以达到各方要求，加快推进环保地坪涂装。

2.实验部分 2.1主要原料（表1） 2.2辅料（表2） 2.3样品的制备 2.3.1按表3配比制漆（为便于对比，将不同固含树脂调到同一固含测试）表3

对水性聚氨酯的合成、优化及实践论述

对水性聚氨酯的合成、优化及实践论述 发表时间：2019-08-28T13:11:33.453Z 来源：《建筑细部》2018年第29期作者：余渡江 [导读] 本文主要分析了水性聚氨酯的合成以及优化、实践内容，重点分析了水性聚氨酯的合成及优化方法。 余渡江 红宝丽集团股份有限公司江苏南京 210000 摘要：本文主要分析了水性聚氨酯的合成以及优化、实践内容，重点分析了水性聚氨酯的合成及优化方法。通过对于水性聚氨酯的合成、优化以及实践分析，不仅有助于实现水性聚氨酯的改进和优化，而且也推动其性能的完善。通过对水性聚氨酯的研究，力求在实践中不断积累经验，推动其改性研究。 关键词：水性聚氨酯；合成；优化；实践 1 水性聚氨酯合成及优化技术分析 据有关调查显示，我国大多数材料行业对于水性聚氨酯的合成及优化研究是需要结合技术发展水平而展开的。对于水性聚氨酯的合成以及优化技术进行分析，需要从水性聚氨酯的本质出发，实现对其合成过程的掌握基础上的优化分析。下面对于水性聚氨酯对的合成以及优化技术进行详细的分析。 1.1 合成技术分析 在对于水性聚氨酯的合成研究之前，需要对于水性聚氨酯的产生以及作用进行必要的掌握，这有助有后期对具体的合成路径进行必要的分析和掌握，进而帮助合成的完善。具体而言，水性聚氨酯是一种利用聚氨酯粒子来通过一系列的分化实验得出的高分子材料。在水性聚氨酯的应用上也主要倾向于在工业中的多功能应用聚合材料，大多常见于各种施工环境中。由于，水性聚氨酯具有污染性低、安全性高等优点，其在实际应用时可以有效的降低危险和污染程度，由此就导致水性聚氨酯的利用率大大增加。但随着社会的发展，对于水性聚氨酯的应用上也需要针对时代的变化对其合成路径和方法进行必要的研究和分析，实现其技术突破和性能完善。 一般而言，在水性聚氨酯的合成上现阶段的合成方法主要是通过对植物油、松香、淀粉以及纤维素等成分应用到实际的水性聚氨酯制备环节，并在改善水性聚氨酯构造的基础上，实现其性能的完善和合成效果的增加。对于不同的原料进行合成元素分析，其主要内容在于通过掌握原料在水性聚氨酯合成中占据的地位和应用的环节进行针对性试验，对水性聚氨酯进行改性处理和性能的完善。不同原料的应用对于实际的水性聚氨酯合成效果也是有所差异的，具体的差异见表1 表1 不同原料合成水性聚氨酯性能对比 1.2 水性聚氨酯的优化分析 调查显示，对于水性聚氨酯的合成和优化分析技术应用需要结合实际的水性聚氨酯的改性实验而展开，进而更好的达到一定的优化效果。具体而言，在水性聚氨酯的优化上只要是针对上文中提到的各种原料在水性聚氨酯合成的应用，进而在不断丰富水性聚氨酯性能的基础上实现对其性能的优化和相应效果的发挥。在水性聚氨酯的合成中加入上述因素不仅在初步实现了水性聚氨酯的性能优化，而且需要在不断试验的同时完善相应的构成因素分析，控制原料的添加范围和具体效果发挥程度，最终实现对水性聚氨酯的优化分析。 2 水性聚氨酯的实践应用 上面已经对水性聚氨酯的合成以及相应的优化方案进行了大致的分析和基础合成理论介绍，可以发现：在水性聚氨酯的合成及优化上需要结合实际的水性聚氨酯研究内容而展开，进一步丰富水性聚氨酯的相关理论。根据以上信息以及水性聚氨酯在实际材料应用中存在的问题，进而采取针对性措施进行水性聚氨酯性能的优化和研究。下面对于水性聚氨酯在实际中的应用进行分析，为后期的改进奠定基础。在水性聚氨酯的实践应用上，在现阶段的水性聚氨酯的运用中一方面在于通过各种改性研究和具体的改性方法实践来实现对水性聚氨

水性聚氨酯的合成与改性_闫福安

CHINA COATINGS 2008年第23卷第7期 15 0 引 言 聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、反应条件温和、专一、可控,配方调整余地大及其高分子材料的微观结构特点,可广泛用于涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体,已成为人们衣、食、住、行必不可少的材料之一,其本身就已经形成了一个多品种、多系列的材料家族,形成了完整的聚氨酯工业体系,这是其它树脂所不具备的。 据有关报道,在全球聚氨酯产品的消耗总量中,北美洲和欧洲占到70％左右。美国人均年消耗聚氨酯材料约5.5 kg,西欧约4.5 kg,而我国的消费水平 还很低,年人均不足0.5 kg。 溶剂型的聚氨酯涂料品种众多、用途广泛,在涂料产品中占有非常重要的地位。水性聚氨酯的研究始自20世纪50年代,60、70年代,对水性聚氨酯的研究、开发迅速发展,70年代开始工业化生产用作皮革涂饰剂的水性聚氨酯。进入90年代,随着人们环保意识以及环保法规的加强,环境友好的水性聚氨酯的研究、开发日益受到重视,其应用已由皮革涂饰剂不断扩展到涂料、黏合剂等领域,正在逐步占领溶剂型聚氨酯的市场。在水性树脂中,水性聚氨酯仍然是优秀树脂的代表,是现代水性树脂研究的热点之一。 水性聚氨酯的合成与改性 □ 闫福安,陈 俊 (武汉工程大学化工与制药学院,武汉 430073) 摘要：对水性聚氨酯的合成单体、合成原理、合成工艺及改性方法作了介绍。水性聚氨酯合成技术不断完善,市场正在推进,国内相关企业和研究机构应加强合作,从分子设计出发,不断推进水性聚氨酯产业的技术进步和市场推广。 关键词：水性聚氨酯；合成；改性 中图分类号：TQ630 文献标识码：A 文章编号：1006-2556(2008)07-0015-08 Synthesis and modifi cation of water-borne PU Yan fuan, Chen jun (School of Chemical Engineering and Pharmacy, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430073, Hubei Province) Abstract: This paper introduces water-borne PU about its monomers, synthesis mechanism, and synthesis technology and modifi cation methods. Relevant enterprises and research institutes China should strengthen the work cooperatively on molecule design, to promote the continuously progressing synthesis technology and the growing market of water-borne PU. Keywords: water-borne PU, synthesis, modifi cation 编者按：本文搜集了相关的情报资料，比较全面地阐述水性聚氨酯的合成技术。相应地，嘉宝莉朱延安、中国科技大章鹏进行了这方面的研发和实验实践。相比之下，为改善PUD分散体涂膜力学性能，选用聚碳酸酯型方向是可行的,但在水性木器涂料中的应用,应综合考虑制造成本、涂料使用范围、对涂膜光泽大小不同要求等方面因素；软段多元醇的选用不可能单一型,可以选用混合型,如PCD与PCL混合,或PCD与聚醚型混合,否则单用PCD,因价格太贵或存在功能过剩,影响水性聚氨酯涂料的推广应用与市场定位。 TECHNICAL PROGRESS DOI:10.13531/https://www.docsj.com/doc/6c14365920.html,ki.china.coatings.2008.07.007

水性聚氨酯的合成

闫福安，陈俊 (武汉工程大学化工与制药学院,武汉430073) 摘要：对水性聚氨酯的合成单体、合成原理、合成工艺及改性方法作了介绍。水性聚氨酯合成技术不断完善,市场正在推进,国内相关企业和研究机构应加强合作,从分子设计出发,不断推进水性聚氨酯产业的技术进步和市场推广。 关键词：水性聚氨酯；合成；改性 0引言 聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、反应条件温和、专一、可控,配方调整余地大及其高分子材料的微观结构特点,可广泛用于涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体,已成为人们衣、食、住、行必不可少的材料之一,其本身就已经形成了一个多品种、多系列的材料家族,形成了完整的聚氨酯工业体系,这是其它树脂所不具备的。据有关报道,在全球聚氨酯产品的消耗总量中,北美洲和欧洲占到70％左右。美国人均年消耗聚氨酯材料约5.5kg,西欧约4.5kg,而我国的消费水平还很低,年人均不足0.5kg。溶剂型的聚氨酯涂料品种众多、用途广泛,在涂料产品中占有非常重要的地位。水性聚氨酯的研究始自20世纪50年代,60、70年代,对水性聚氨酯的研究、开发迅速发展,70年代开始工业化生产用作皮革涂饰剂的水性聚氨酯。进入90年代,随着人们环保意识以及环保法规的加强,环境友好的水性聚氨酯的研究、开发日益受到重视,其应用已由皮革涂饰剂不断扩展到涂料、黏合剂等领域,正在逐步占领溶剂型聚氨酯的市场。在水性树脂中,水性聚氨酯仍然是优秀树脂的代表,是现代水性树脂研究的热点之一。 1水性聚氨酯的合成单体 1.1多异氰酸酯(polyisocynate) 多异氰酸酯可以根据异氰酸酯基与碳原子连接的部位特点,可分为四大类：芳香族多异氰酸酯(如甲苯二异氰酸酯,TDI)、脂肪族多异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯,HDI)、芳脂族多异氰酸酯(即在芳基和多个异氰酸酯基之间嵌有脂肪烃基－常为多亚甲基,如苯二亚甲基二异氰酸酯,XDI)和脂环族多异氰酸酯(即在环烷烃上带有多个异氰酸酯基,如异佛尔酮二异氰酸酯,IPDI。芳香族多异氰酸酯合成的聚氨酯树脂户外耐候性差,易黄变和粉化,属于“黄变性多异氰酸酯”,但价格低,来源方便,在我国应用广泛,如TDI常用于室内涂层用树脂；脂肪族多异氰酸酯耐候性好,不黄变,其应用不断扩大,欧美发达国家已经成为主流的多异氰酸酯单体；芳脂族和脂环族多异氰酸酯接近脂肪族多异氰酸酯,也属于“不黄变性多异氰酸酯”。水性聚氨酯合成用的多异氰酸酯主要有TDI、IPDI、HDI、TMXDI(四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯)。TMXDI可直接用于水性体系,或用于零VOC水性聚氨酯的合成。

水性聚氨酯膜(WPU)

水性聚氨酯薄膜 一、透气膜 膜性材料在现代人类社会活动中占有举足轻重的地位。 我们常见的膜材：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、尼龙（PA）、聚酯（ PET）等，除了一些传统的性能如轻薄、柔软、透明或着色、阻隔、防护等功能可以满足人们日益增长的需求外，一些新的功能性膜材正在改变人们的生活。具有透气功能的膜性材料是其中重要的增长极。 目前具有透气功能的材料有： 1．微孔透气膜 微孔型透气薄膜的结构是靠牵伸两种不相容组分如在聚合物中加入无机微粒而形成的。其结构中存在很多像毛细管一样的微孔。这些微孔构成了允许气体通过的通道，但由于外界的液体液滴的直径大于微孔的直径所以不能通过。 这类膜材的代表有PE透气膜：此种透气膜以聚烯烃树脂为载体，加入微细特殊填充料（如CaCO3）后用流延冷辊成型法挤出而成，经纵向拉伸处理后，具有独特的微孔结构。这些以高密度分布在薄膜表面的特殊结构微孔，使薄膜既能阻隔液体水的渗漏，又能让水蒸汽等气体分子通过。该薄膜的原材料主要由基本树脂（LLDPE+LDPE、HDPE、EVA或PP）和无机填充物（CaCO3含量在45%～50%之间）组成。在湿度90%、37℃的条件下测量，水蒸气透气率（WVTR）可达到500～5000g/m2（24h），耐水压（60～200cm水柱）。在通常情况下，该薄膜的温度比非透气性薄膜低1.0～1.5℃，手感柔软（与自然的棉制品相似），吸附力强。 图1 微孔透气膜及微孔透气膜电镜图 2．分子透气膜 分子薄膜是致密的无微孔薄膜，由简单的挤出吹膜或其他的工艺技术生产，然后贴附到织物上的。水气在分子薄膜上的渗透过程可称为“主动扩散”过程。这与气球中的氦气渗出的过程类似。渗透物附着在高浓度的一边，利用存在的压力差扩散渗透到薄膜的另一边。对于分子薄膜，聚合物的化学结构和薄膜的厚度是决定渗透力的主要因素 这类膜材的代表有PU透气膜：又称聚氨酯透气膜，主要采用挤出、压延和吹塑等工艺来制备，由于聚氨酯分子结构的特点，人们可以通过调节聚氨酯嵌段成分比例改变其弹性、硬度和亲水性。因此聚氨酯薄膜同聚氨酯弹性体一样具有卓越的高张力、高拉力、防水透气

改性水性聚氨酯及其粘接性能

改性水性聚氨酯及其粘接性能 综述了水性聚氨酯的改性方法，包括环氧树脂改性、丙烯酸酯改性、有机硅改性、有机氟改性、纳米材料改性、复合改性。比较了各种改性方法的优缺点，指出了水性聚氨酯胶粘剂所存在的问题，展望了水性聚氨酯胶粘剂改性发展趋势。 标签：水性聚氨酯（WPU）；胶粘剂；改性 聚氨酯（PU）是在高分子链的主链上含有重复的氨基甲酸酯键结构单元（—NHCOO—）的高分子化合物，具有成膜强度高、柔韧性好、粘附力强，良好的耐磨、耐水、耐化学药品等优点，广泛应用于涂料、胶粘剂、油墨等领域[1～4]。随着环境保护压力的增大，溶剂型聚氨酯胶粘剂应用受到限制。WPU胶粘剂具有不燃、气味小、不污染环境、节能等优点[5～7]，正面临前所未有的发展机遇。 1 水性聚氨酯改性 WPU主要是线性热塑性高分子，由于分子间缺乏交联，分子质量较低，所以WPU存在干燥速度慢、耐水耐溶剂性差和胶膜力学强度低等缺点[8，9]。为了改善WPU胶的综合性能，扩大应用领域，必须对其进行改性。 1.1 环氧树脂改性 环氧树脂具有一系列优良的性能[10]。用环氧树脂改性WPU可以形成各种性能新颖的材料。环氧树脂改性方式主要有3种：机械共混、接枝共聚和环氧开环共聚。 Fu等[11]以1，4-丁二醇（BDO）和二羟甲基丙酸（DMPA）为扩链剂，合成了环氧树脂改性WPU乳液。实验结果表明，当环氧树脂E20质量分数为8%时，改性乳液具有更好的综合性能，胶膜的机械性能和热稳定性更好。由此环氧树脂改性的WPU乳液制得的胶粘剂能够满足汽车内饰胶的需求。 Xi等[12]以甲苯二异氰酸酯（TDI）和聚丙烯乙二醇2000（PPG）为原料与环氧树脂反应制备互穿聚合物网络PU胶粘剂。考查了环氧树脂含量对PU胶的形态结构、导电性、热稳定性和粘接性能的影响。结果表明，环氧树脂能改善PU胶的形态结构，提高胶膜的热稳定性和粘接强度。 1.2 丙烯酸酯改性 利用丙烯酸酯改性聚氨酯乳液主要有物理共混和共聚改性2种方法。其中共聚乳液制备方法包括：①共混交联法，即PU乳液和PA乳液共混后，外加交联剂进行交联；②乳液共聚法[13]，一般在聚氨酯链中引入不饱和双键，再利用双