脂肪族水性聚氨酯乳液的研究

采用内乳化法以聚酯多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和二羟甲基丙酸（DMPA）合成了水性聚氨酯乳液。研究了NCO／OH摩尔比对水性聚氨酯粒子尺寸、胶膜耐水性、乳液的电解质稳定性、胶膜的机械性能的影响。制备了稳定的水性聚氨酯乳液。     

不同粒径水性聚氨酯乳液的制备与性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚（1,6-己二醇/新戊二醇-己二酸）（PHNA）,1,4-丁二醇（BDO）、2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）为主要原料、三乙胺（TEA）为中和剂,乙二胺（EDA）为后扩链剂,利用两种乳化方法和不同的DMPA用量制备了不同粒径的羧酸型水性聚氨酯乳液,使用动态光散射法测量其粒径和粒径分布,并测量了吸水率、拉伸强度、断裂伸长率、光泽度等性能.结果表明:制备的乳液粒径最小40 nm,最高340 nm,粒径分散系数（PDI）处于0.07~0.26之间,两种乳化工艺的粒径与粒径分布有明显差异;随着粒径的变化胶膜拉伸强度最高49.62 MPa,对应的断裂伸长率为922%,吸水率最低为5.25%,光泽度最高87.8°;粒径及粒径分布对吸水率、拉伸强度、光泽度等有重要影响,而对断裂伸长率影响不大.      

聚酯型水性聚氨酯的合成与性能研究

采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与聚酯二元醇和二羟甲基丙酸(DMPA)反应制得聚酯型水性聚氨酯乳液,讨论了-NCO与-OH摩尔比值、反应温度、扩链剂种类及催化剂等对水性聚氨酯乳液及其涂膜性能的影响。研究结果表明:较好的反应条件为初始-NCO与-OH摩尔比值2.6～4.0之间,反应温度80℃。在此反应条件下,采用二月桂酸二丁基锡/三乙胺复合催化剂及二乙烯三胺/乙二胺复合扩链剂可以得到具有良好储存稳定性、耐水性和物理性能的聚酯型水性聚氨酯。     

不同硬段型水性聚氨酯胶黏剂的合成和性能比较

 用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）/甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚醚二元醇（N210）、二羟甲基丙酸（DMPA）为原料,采用两步法合成了不同硬段型聚氨酯预聚体,并用含三乙胺的去离子水中和乳化,乙二胺扩链,得TDI型和IPDI型水性聚氨酯（WPU）胶黏剂。通过红外、黏度、热重等分析方法,对不同硬段型WPU乳液、胶膜进行了结构和性能考查,对异氰酸酯基（NCO）含量进行定量、定性分析。结果表明,随着反应的进行NCO含量逐渐减少,至200min时基本达到理论值。当DMPA含量分别为3.0%（W/W）和8.0%（W/W）时,得到的TDI型和IPDI型WPU稳定、透明、耐溶剂性相对较好;此条件下的黏度分别为2000和6950mPa·s;两者的热稳定性都较好,起始分解温度分别达到350.8和295.0℃;IPDI型WPU机械强度高,拉伸强度为3.37MPa。综合比较各种性能,IPDI型WPU胶黏剂相对较佳。     

脂肪族水性聚氨酯性能的研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚四亚甲基二醇(PTMG)及二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料制备了水性聚氨酯乳液，并对乳液的性能进行了测试和分析。结果表明，二羟甲基丙酸(DMPA)用量、n(NCO)／n(OH)及扩链荆是影响乳液及胶膜性能的主要因素。     

无溶剂型水性聚氨酯的合成及性能研究

研究以二羟甲基丁酸(DMBA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙烯二醇(PPG-220)等为主要原料,采用预聚体法合成无溶剂型水性聚氨酯树脂,与DMPA基合成的WPU进行了对比.探讨R值、扩链剂种类、扩链剂用量对PU乳液、涂膜性能的影响并对合成工艺进行了研究,且对产品进行DSC热力学分析和红外谱图的表征,胶膜的ATR红外光谱表现为水性聚氨酯典型的红外特征.     

无氟水性聚氨酯拒水剂的合成及其在棉织物上的应用

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃(PTMG)、二羟甲基丁酸(DMBA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、三乙胺(TEA)为主要原料合成了双键封端的阴离子型水性聚氨酯乳液,聚氨酯与丙烯酸十八酯(SA)发生共聚,制备出无氟水性聚氨酯-丙烯酸酯拒水乳液,将其应用于棉织物的拒水整理。讨论了R值(IPDI中—NCO与PTMG、DMBA中总的—OH的摩尔比值)、亲水基含量、亲水基加入方式、单体浓度对聚氨酯乳液性能的影响。以静态水接触角反映整理后棉织物的拒水性能,并以傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、PhabrOmeter织物手感评价系统对整理后织物进行表征。结果表明,R值为1.3、亲水基含量为4.5%、单体总质量分数为20%时,得到的聚氨酯乳液具有良好的外观和贮存稳定性,对应制备出的聚氨酯-丙烯酸酯拒水乳液粒径较小、分布较窄,且具有较好的热稳定性。整理后织物的水接触角可达138°,拒水效果良好,同时织物具有柔软的手感。     

HMDI-IPDI型阳离子水性聚氨酯的合成及性能

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、4,4_二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）、聚醚二元醇（ PTMEG_2000）为单体,用N_甲基二乙醇胺作亲水扩链剂,制备阳离子型水性聚氨酯（ WPU）,并对其进行了红外光谱和粒径分析,主要探讨了影响阳离子水性聚氨酯固含量、断裂伸长率、吸水率的因素如混合二异氰酸酯摩尔比n （ IPDI/HMDI ）、预聚时二异氰酸酯与二元醇摩尔比n（二异氰酸酯/二元醇）、N_甲基二乙醇胺用量、三羟甲基丙烷用量和中和度.结果表明：当n（ IPDI/HMDI）在0.47：1与0.23：1之间时,所制得的阳离子型水性聚氨酯的固含量、断裂伸长率和吸水率均呈较稳定的状态;预聚阶段n（二异氰酸酯/二元醇）对WPU固含量影响不大,对断裂伸长率、吸水率影响明显;MDEA的用量对固含量、断裂伸长率和吸水率都有较深的影响;TMP的用量对WPU膜的固含量、吸水率及断裂伸长率影响一般;中和度对WPU固含量以及断裂伸长率的影响不大,但对吸水率影响较大.     

紫外光固化水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液性能的研究

选用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚酯二元醇、二羟甲基丙酸(DMPA)、甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)等为原料,采用阴离子自乳化法制备了紫外光(UV)固化水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液.考察了n(-NCO)/n(-OH)、DMPA及HEMA质量分数对乳液性能的影响.结果表明,n(-NCO)/n(-OH)为1.4～1.5,DMPA的质量分数为4.5%时乳液性能最好.同时,HEMA质量分数越高,乳液黏度越小.     

水性聚氨酯类湿摩擦牢度提升剂的合成与应用研究

以聚醚多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、N-甲基二乙醇胺、二乙烯三胺为主要原料,合成了水性聚氨酯湿摩擦牢度提升剂,并对其合成条件影响因素进行了探讨.实验结果表明:合成水性聚氨酯提升剂的最佳的预聚反应温度为75℃,R值(-NCO/-OH的物质的量比)为2.5,亲水性扩链剂的用量为3.92％.用此提升剂对染色棉布进行耐湿摩擦牢度测试,得出了最佳的整理工艺,结果表明:该提升剂能够有效地提高染色织物的湿摩擦深度.     

煤油/水体系乳状液的制备及其稳定性研究

以Span80(山梨糖醇酐油酸酯)和Tween80(聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯)作为复配乳化剂,利用高速剪切法制备了含油率(v/v)为5%~50%的煤油/水乳状液.以油水分层效率和乳状液液滴的粒度分布及其平均粒径(D4,3)作为乳状液的稳定性评价指标,考察了HLB值、沉降时间、含油率、乳化剂含量、搅拌时间、搅拌转速对乳状液稳定性的影响.结果表明:在Span80-Tween80-煤油-水体系中,制备水包煤油乳状液的最佳复配HLB值为12.0:提高乳化剂的含量和油水比、延长搅拌时间、提高搅拌转速均可以降低乳状液的平均粒径(D4,3),减少油水分层效率,从而提高乳状液的稳定性,其中乳化剂含量对乳状液的稳定性影响最大.     

水性聚氨酯/纳米羟基磷灰石复合材料的制备和表征

以聚乙二醇、聚己内酯二元醇为软缎,赖氨酸为扩链剂,和异佛尔酮二异氰酸酯采用丙酮法合成了固含量为10%的水性聚氨酯(WPU)乳液.并采用物理共混法,与纳米羟基磷灰石(nHA)物理混合,制备了WPU/nHA复合材料.通过X射线衍射(XRD),拉伸测试,接触角和吸水率测试,对复合材料薄膜的结构和性能做了表征和讨论.     

磺酸型水性聚氨酯分散体的合成与性能

以聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)为软段、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段、自制的磺酸盐N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸钠(AAS)为亲水单体,文章采用预聚体法制备了磺酸型水性聚氨酯(WPU)分散体;分别采用FT-IR和TEM对表征WPU的结构和粒子形态进行了考察,研究了不同n(HDI)∶n(IPDI)及亲水单体质量分数对磺酸型WPU乳液性能的影响。结果表明,随着n(HDI)∶n(IPDI)的增大或AAS质量分数的增加,粒径减小但乳液黏度增加;TG曲线显示胶膜有很好的耐热性;DSC曲线表明,随着AAS用量的增加,磺酸型WPU玻璃化转变温度降低,结晶熔融温度则呈增大趋势。     

聚甘油单硬脂酸酯乳化二甲基硅油及乳液表征

用聚甘油单硬脂酸酯复配乳化1 Pa.s的二甲基硅油,考察复配乳化剂的亲水亲油平衡值(HLB)对乳液体积平均粒径、乳液黏度、乳液离心稳定性的影响以及乳液的耐高温稳定性。结果表明:复配乳化剂HLB值对乳液体积平均粒径、黏度、离心稳定性的影响显著,选择高聚合度的亲水型乳化剂和高聚合度的亲油型乳化剂进行复配乳化,有利于形成稳定的硅油乳液。最佳乳化条件为乳化剂(二聚甘油单硬酯和八聚甘油单硬脂酸酯,HLB=10.5)、硅油和水的质量比为7∶23∶70。在最佳乳化条件下制得的乳液体积平均粒径为8.06μm,黏度为387 mPa.s,固相质量分数差为2.91%。乳液高温稳定性良好,在110℃保持5 h,乳液体积平均粒径增大至11.63μm,固相质量分数差增大至6.12%。     

非离子型乳化剂对聚丙烯酸酯乳液性能的影响

在非离子型表面活性剂用量和聚氧乙烯(EO)链长数目变化的条件下制备了纯丙烯酸酯聚合物乳液(简称纯丙乳液),考查了非离子型乳化剂用量和EO链长对乳液聚合稳定性及乳液冻融稳定性,Ca2 稳定性,玻璃化温度(Tg),粒径和黏度的影响.实验结果表明,非离子乳化剂用量和EO链长的增加,有助于乳液聚合反应的平稳进行,得到的乳液粒径较小,黏度较大,Tg较低,乳液的冻融稳定性和Ca2 稳定性显著提高.     

原油乳状液微观组构剖析

 乳化作用对化学驱提高采收率影响很大,但因实验手段限制,对乳状液类型、粒径大小等组构特征如何影响采收率的问题尚未解决。本研究利用激光共聚焦逐层扫描三维重建技术研究乳状液组构,在对乳状液无损的条件下,分析化学驱矿场试验采出液中所产生的乳状液类型、粒径大小和黏度等特性,定性分析乳状液界面膜物质组成。依据采出乳状液的跟踪检测结果,以乳状液中原油物性和油水比为条件,以平均粒径和黏度为指标,使用反演法在实验室内模拟矿场试验采出乳状液。激光共聚焦扫描分析表明,与现场采出乳状液微观组构特征类似的乳状液能够通过反演法由室内实验准确制备;W/O乳状液的液膜主要由饱和烃和沥青质构成,非烃和芳烃以不连续的形式填充于乳状液液滴中。     

水性封闭型多异氰酸酯的制备

用异氰酸酯三聚体与聚乙二醇单甲醚(MPEG)反应,再用封闭剂将剩余的异氰酸酯基封闭,制得可水分散的非离子型封闭异氰酸酯(WBI),详细讨论了制备这种亲水性封闭型多异氰酸酯的主要影响因素。结果表明:选用数均分子量小于2 000的MPEG,以甲乙酮肟(MEKO)作为封端剂,可以制备黏度适中且稳定的亲水性封闭型多异氰酸酯;用IPDI三聚体较HDI三聚体更容易制得粒径分布均匀,储存稳定性好的水性封闭型多异氰酸酯;在用MPEG制备封闭型亲水性多异氰酸酯时,MPEG用量超过某"临界值"时,乳液的性质会发生突变,多异氰酸酯品种不同时,该"临界值"不同。     

改性石墨烯/聚氨酯复合乳液的合成及性能表征

通过逐步聚合反应将改性氧化石墨烯(DIGN)接枝到水性聚氨酯(WPU)链段中,制备得到DIGN/WPU纳米复合乳液。通过IR、AFM、SEM对氧化石墨烯(GO)、DIGN、WPU及DIGN/WPU纳米复合材料的结构进行表征;并研究了DIGN用量对乳液粒径,流变性能及其胶膜的热稳定性和力学性能的影响。结果表明:DIGN的引入使得乳液具有了假塑性流体特性,并随DIGN含量的增加,乳液黏度,粒径及分布指数增大,纳米复合材料的热稳定性明显改善;当w(DIGN)=1wt%时,拉伸强度增加80.33%,杨氏模量提高192.11%,断裂伸长率下降了42.74%。     

两亲性丙烯酸酯聚合物的制备与结构表征

以过硫酸钾(K2S2O8)为自由基引发剂,以MS-1和OP-10为乳化剂,丙烯酸酯单体通过乳液聚合制备了具有两亲性的丙烯酸酯聚合物。讨论了功能单体甲基丙烯酸(MAA)在聚合物粒子上的分布情况。结果表明,当MAA的量占总单体的3%(质量分数,下同)时,水相中的羧基占羧基总量的6.1%,聚合物表面羧基为50.75%。利用红外光谱和马尔文粒度分布仪对制备的丙烯酸酯聚合物进行了表征;通过黏度测定计算出聚合物黏均相对分子质量为2.6×105。     

含氟丙烯酸酯拒水整理剂的制备及其性能研究

采用阳/非离子复配表面活性剂作乳化剂,过硫酸铵为引发剂,通过微乳液半连续法合成含氟丙烯酸酯三元共聚乳液HD-1,用红外光谱（IR）对其结果进行了表征。研究了HD-1与市售含氟拒水整理剂的乳液稳定性、粒径及其分布、拒水效果和有机硅改性聚氨酯与含氟拒水整理剂的复配应用性能。结果表明,相比进口防水剂,HD-1和国产防水剂的乳液稳定性还有一定的差距,但HD-1拒水效果效果要好;自制有机硅改性聚氨酯与HD-1的复配使用,使应用成本降低了15.5%,耐水压提高了25%。