蓖麻油聚氨酯防水涂料的制备与性能研究
蓖麻油改性阳离子型水性聚氨酯的合成及性能
蓖麻油改性阳离子型水性聚氨酯的合成及性能饶舟;张威;王焕;许戈文;黄毅萍【摘要】采用蓖麻油、异佛尔酮二异氰酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚丙二醇、一缩二乙二醇、N-甲基二乙醇胺、三羟甲基丙烷,合成了一系列蓖麻油改性阳离子型水性聚氨酯分散液.用红外光谱分析、粒径测试、智能电子拉力试验、摆杆硬度测试、热分析等对所合成的聚氨酯的结构、乳液的粒径和膜性能进行测试.结果表明:随着蓖麻油用量的增加,阳离子型水性聚氨酯乳液的粒径逐渐增加,膜的摆杆硬度及耐水性能逐渐增强:蓖麻油在树脂中质量分数达8.4％时,膜的摆杆硬度达到0.86;而蓖麻油在树脂中质量分数达6.4％时,阳离子型水性聚氨酯胶膜浸泡24 h的吸水率几近为零；且蓖麻油的引入,使胶膜的耐热性也有所提高.%Castor oil modified cationic waterborne polyurethane ( WPU) dispersions are prepared from castor oil,isophorone diisocyanate ( IPDI) ,polyethyleneglycol adipate( PEGA ) ,polypropylene glycol (PPG),diethylene glycol (DEG) ,N - methyldiethanolamine ( MDEA) and trimethylolpropane(TMP) . The structure,emulsion particle distribution and film properties of the resulted WPU are characterized by Fourier transform infrared( FT - IR) ,particle size analyzer,intelligent tensile machine,pendulum tester and thermal gravimetric analysis ( TGA ) . The result indicates that the increase of castor oil leads to increase of emulsion particle size,and improvement of pendulum hardness and water resistance of the cured film. Specifically when the content of castor oil is 8. 4% ,the pendulum hardness of film is 0.86. And when the content of castor oil is wt. 6. 4% ,the film shows its waterabsorption nearly zero after immersed for 24 hrs. Additionally ,the incorporation of castor oil causes improvement of heat resistance.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2012(042)011【总页数】5页(P27-30,35)【关键词】阳离子型水性聚氨酯;蓖麻油;N-甲基二乙醇胺【作者】饶舟;张威;王焕;许戈文;黄毅萍【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230039;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;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;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;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【正文语种】中文【中图分类】TQ630.4水性聚氨酯可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和双离子型。
蓖麻油基水性聚氨酯的制备及性能
第35卷第11期高分子材料科学与工程V o l .35,N o .112019年11月P O L YM E R MA T E R I A L SS C I E N C E A N DE N G I N E E R I N GN o v .2019蓖麻油基水性聚氨酯的制备及性能孟林龙1,王朝旭1,林 兴1,苏佳琦1,仇浩科1,王 鹏1,韦双颖1,2(1.东北林业大学材料科学与工程学院;2.东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室,黑龙江哈尔滨150040)摘要:以蓖麻油作为多元醇原料,通过分步法制备了高性能环境友好的蓖麻油基水性聚氨酯(C W P U ),研究了2,2-二羟甲基丙酸(D M P A )含量㊁蓖麻油含量和n (-OH )/n (-N C O )值对C W P U 分散体及薄膜性能的影响㊂结果表明,D M P A含量和n (-OH )/n (-N C O )值对分散体的粒径分布和薄膜的耐水性具有显著的影响,当n (-OH )/n (-N C O )值为0.99时,添加5%的D M P A 就可得到奶白色C W P U 分散体,C W P U 薄膜的吸水率仅为148.3%;当D M P A 含量为7%,n (-OH )/n (-N C O )值达到0.83时即可得到半透明泛蓝光的分散体,C W P U 薄膜的吸水率仅为107.8%;蓖麻油含量对薄膜的玻璃化转变温度(T g )㊁强度和韧性具有显著影响,当蓖麻油含量为50%时,T g ㊁弹性模量和断裂伸长率分别为41.6ħ㊁65.33M P a 和317.37%㊂所有分散体的存储稳定性均在6个月以上㊂文中在引入较低的亲水基团含量条件下制备的C W P U 分散体能够稳定存在并具有优异的耐水性能和力学性能㊂关键词:蓖麻油;水性聚氨酯;分步法;存储稳定性;粒径分布;耐水性;力学性能中图分类号:T Q 323.8 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2019)11-0136-09d o i :10.16865/j.c n k i .1000-7555.2019.0305收稿日期:2018-11-15基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金(2572017C B 19);创新团队与重大项目培育资金(2572017E B 06);科技平台持续发展专项(2572018C P 01)通讯联系人:韦双颖,主要从事水性涂料研究,E -m a i l :d e p h n e w s y@163.c o m 近年来,为了减少低挥发性或无挥发性有机溶剂的排放,水性聚氨酯得到了迅速的发展[1,2]㊂聚氨酯的主要原料通常来源于石油工业的多异氰酸酯和多元醇,但是,石油基材料具有不可再生㊁难生物降解等缺点,造成了严重的环境问题,因此,以廉价的可再生的植物油资源代替石油基多元醇成为了人们的共识和未来的发展趋势[3~6]㊂蓖麻油是唯一具有多羟基的天然植物油,可以代替传统多元醇直接与二异氰酸酯反应形成体型的高支化聚氨酯分子,这使得材料在保持较高软段含量,拥有良好韧性的同时,还具有较高的强度㊁硬度和良好的耐水性[7,8]㊂但是,在水性聚氨酯体系中,蓖麻油的多羟基和长的支链结构,会提高体系的交联和黏度,使得亲水性基团难以均匀地键接入聚氨酯分子中,同时,蓖麻油基聚氨酯分子高的支化交联网络也会使得体系更容易凝胶[7,9]㊂这些都会加大制备蓖麻油基水性聚氨酯的难度㊂在近年的一些研究中,为了得到稳定的C W P U 分散体,较高的亲水性基团被引入到了C W P U 结构中㊂X i a 等引入了7%的2,2双(羟基)丁酸(D M B A ),得到了约60n m 的稳定C W P U 乳液[10];L i a n g 等分别引入了8.33%的D M B A 和11.9%的D M P A ,得到了平均粒径分别为36.8n m 和185.9n m 的稳定C W P U 乳液[11]㊂本文利用天然蓖麻油作为主要的多元醇,通过分步法,让亲水性基团先于蓖麻油引入到聚氨酯分子结构中,从而在引入更低的亲水性基团情况下,成功地制备了一系列存储稳定的C W P U 分散体,综合研究了D M P A 含量㊁蓖麻油含量和n (-O H )/n (-N C O )比值对C W P U 分散体及薄膜性能的影响㊂1 实验部分1.1 试剂与仪器蓖麻油:分析纯,羟值为164m g K O H /g ,麦克林;2,2-二羟甲基丙酸(D M P A ):分析纯,麦克林;异佛尔酮二异氰酸酯(I P D I ):分析纯,麦克林;1,4-丁二醇:分析纯,麦克林;二月桂酸二丁基锡(D B T D L ):95%,阿拉丁;三乙胺(T E A ):分析纯,麦克林;丁酮:分析纯,天津天力化学试剂有限公司;去离子水:实验室自制㊂多功能分散砂磨机:型号为E D F 550,上海易勒机电设备有限公司㊂T a b .1 I n g r e d i e n t s f o r p r e p a r a t i o no fC W P Ud i s pe r s i o n s S a m p l e R a w m a t e r i a l s /%S of t s eg m e n t C a s t o r o i lH a r d s e gm e n t I P D I B D OD M P A TE An (-O H )/n (-N C O )C W P U -14042.78.5353.770.99C W P U -24042.318.045.54.150.99C W P U -34042.677.8564.520.99C W P U -44041.547.066.54.900.99C W P U -54041.156.5775.280.99C W P U -642.539.65.6275.280.99C W P U -74538.054.6775.280.99C W P U -847.536.53.7275.280.99C W P U -95034.952.7775.280.99C W P U -104041.656.0775.280.95C W P U -114041.895.8375.280.91C W P U -124042.655.0775.280.87C W P U -134043.164.5675.280.83F i g .1 S y n t h e t i c p r o c e s s o fC W P Ud i s pe r s i o n s 1.2 C W P U 树脂及薄膜的制备1.2.1 C W P U 树脂的制备:在250m L 四口烧瓶中加入3.5g D M P A ㊁20.58g I P D I ㊁3.29g B D O 和60g 丁酮,装配上球形冷凝管㊁氮气入口㊁机械搅拌器和滴液漏斗,将烧瓶置于80ħ恒温水浴锅中反应1.5h ,并持续搅拌,转速为500~750r /m i n ,随后通过滴液漏斗向烧瓶中滴加20g 蓖麻油和15g 丁酮,约滴加10m i n ,继续反应6.5h ㊂结束后使用二正丁胺法滴定-N C O 值,确定达到反应终点㊂然后降温到40ħ,加入2.64g T E A ,保温30m i n ㊂将得到的预聚体置于实验室多功能分散砂磨机中,滴加150g 水(25%的固含量),保持2000r /m i n 的搅拌速度乳化45m i n ㊂最后,在室温进行减压蒸馏,去除丁酮后得到C W P U 分散体㊂反应过程和配方分别展示在F i g.1和T a b .1中㊂1.2.2 薄膜制备:将C W P U 树脂分别浇铸在45mmˑ12mmˑ1mm 和45mmˑ12mmˑ0.5mm 的聚四氟乙烯模具中,在室温下放置12h ,取出样品并编号,将样品置于室温下密封保存㊂1.3 测试与表征1.3.1 F T -I R 测试:使用N i c o l e t i s 50傅里叶变换红外光谱仪(T h e r m oF i s h e r ,美国)在室温下测定样品的红外谱图,波数范围为400~4000c m -1,分辨率为2c m -1㊂C W P U 分散体直接涂抹到压制的K B r 上,731 第11期孟林龙等:蓖麻油基水性聚氨酯的制备及性能形成薄膜后测试固体薄膜样品使用K B r压片法制样㊂1.3.2粒径分布测试:使用Z e t a p a l s0-555激光粒度仪(德国布鲁克)测定C W P U分散体的粒径分布㊂样品被稀释到1.25%左右(约稀释20倍),加入到石英标准比色皿中,确保无气泡后,进行测试㊂1.3.3动态力学热分析(D MA):使用D MA Q800动态力学热分析仪(T AI n s t r u m e n t s-W a t e r sL L C,上海)对不同蓖麻油含量的树脂薄膜进行动态力学热分析测试㊂温度范围-60~100ħ,升温速率5ħ/ m i n,拉伸频率1H z,振荡位移20μm㊂1.3.4耐水性实验:干燥的树脂薄膜(45mmˑ12 mm)被浸没在去离子水中,持续56h,记录样品浸水前后的质量分别为m0和m1,计算吸水率㊂每组样品测试3次,最终吸水率取平均值㊂吸水率(W)的计算公式如式(1):W=(m1-m0)/m0(1) 1.3.5铅笔硬度测试:将C W P U分散体均匀涂饰到模板表面,置于50ħ烘箱干燥30m i n,然后对涂饰表面使用砂纸打磨,重复涂饰3次,得到漆膜㊂使用Q H Q-A型铅笔划痕测量仪(东莞三和仪器)测试漆膜的铅笔硬度㊂1.3.6接触角测试:使用O C A20视频光学接触角测量仪(D a t a P h y s i c s)对涂饰在木板表面的漆膜进行接触角测试,使用水作为润湿介质,每组样品实验3次㊂1.3.7拉伸性能测试:使用载荷容量为5k N的A L-7000S电子万能试验机(G o t e c h T e s t i n g M a c h i n e s I n c,中国台湾)对树脂薄膜进行拉伸测试㊂矩形样品的边缘被剪除,尺寸为42mmˑ10mm(长ˑ宽),拉伸速度为10mm/m i n,每组样品测试3次后取平均值㊂2结果与讨论2.1合成工艺对乳液稳定性的影响本次实验对比了分步法和一锅法制备的蓖麻油基水性聚氨酯分散体的稳定性㊂在分步法中,D M P A 先于蓖麻油引入到体系中,从而D M P A先于蓖麻油与I P D I反应㊂而在一锅法中,D M P A与蓖麻油被同时添加,并与I P D I反应㊂2种工艺其他条件(配方组成㊁保温时间㊁反应温度等)相同,并设定蓖麻油含量和n(-O H)/n(-N C O)值分别为40%和0.99㊂T a b.2展示了2种工艺制备的分散体的稳定性的详细数据㊂由T a b.2可知,D M P A小于7%时,一锅法无法制备出稳定的C W P U分散体,而分步法却可以制备出分散良好,可长期储存的C W P U分散体㊂此外,F i g.2展示了相同条件下,一锅法与分步法制备的C W P U的粒径分布曲线㊂由F i g.2可知,D M-P A含量为7%时,一锅法制备的C W P U的平均粒径(204n m)远大于分步法制备的C W P U的平均粒径(17.7n m),这暗示着相同条件下,与一锅法相比,分步法制备的C W P U分散体的胶粒聚集态稳定性明显更好㊂以上的这些结果主要与亲水性的D M P A链段在蓖麻油基体型分子中的分布情况有关㊂在一锅法中,蓖麻油和D M P A同时参与了与I P D I的反应,由于蓖麻油的羟基官能度大于2,体系中发生了体型缩聚反应,随着反应的进行,分子逐渐形成体型的高度交联结构,这样的交联结构抑制了D M P A单体向C W P U分子的进入,降低了C W P U分子中的亲水性羧基的含量㊂而在分步法中,D M P A先于蓖麻油组分与I P D I反应,此时,体系仅存在链状缩聚,体系黏度很低,D M P A很容易进入到C W P U分子中㊂分步法克服了体型的交联结构对D M P A向C W P U分子中进入的抑制效果,提高了C W P U分子中有效羧基含量,大幅度提高了C W P U乳液的分散稳定性㊂T a b.2S t o r a g e s t a b i l i t i e s o fC W P Ud i s p e r s i o n s p r e p a r e db y o n e-p o tm e t h o da n d f r a c t i o n a l s t e p m e t h o dM e t h o d P r o p e r t i e s D M P Ac o n t e n t5%5.5%6%6.5%7% O n e-p o tm e t h o d A p p e a r a n c e W h i t e w a s h W h i t e w a s h W h i t e w a s h W h i t e w a s h M i l k y w h i t eS t o r a g e s t a b i l i t y P r e c i p i t a t i o na f t e r o n e d a yP r e c i p i t a t i o na f t e r o n e d a yP r e c i p i t a t i o na f t e r o n e d a yP r e c i p i t a t i o na f t e r o n e d a y>1m o n t hF r a c t i o n a l s t e p m e t h o d A p p e a r a n c e M i l k y w h i t e T r a n s l u c e n t T r a n s p a r e n t T r a n s p a r e n t T r a n s p a r e n tS t o r a g e s t a b i l i t y>6m o n t h>6m o n t h>6m o n t h>6m o n t h>6m o n t h 831高分子材料科学与工程2019年F i g .2 P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o nc u r v e so fC W P U d i s pe r s i o n s p r e p a r e db y o n e -p o tm e t h o da n df r a c t i o n a l s t e p m e t h o d u n d e r t h e s a m e c o n d i t i o nc o n t e n t o fD M P A :7%;c o n t e n t o f c a s t o r :40%;v a l -u e o f n (-O H )/n (-N C O ):0.992.2 化学结构表征F i g .3(a )展示了C W P U 分散体和薄膜的红外光谱图,F i g.3(b )是C =O 基的伸缩振动区域㊂3328c m -1处的宽峰是-N H (-NH C O O-)的伸缩振动峰,2928c m -1和2852c m -1处峰分别与-C H 3和-C H 2的C -H 键的伸缩振动相关,1742c m -1和1693c m -1处的峰分别归属于游离的氨基甲酸酯中的C =O 键和氢键化的C =O 键的伸缩振动峰[7],1638c m -1处的峰归因于C =C 双键的伸缩振动,1245c m -1处的强吸收峰是酯基的C -O 键的伸缩振动峰,1044c m -1处的峰与C -N 键相关[11,12]㊂上述红外谱图中,没有出现因-N C O 而引起的明显峰形(如2270c m -1处的强吸收峰),说明分散体中没有残余-N C O 存在,残余-N C O 与水发生了反应,并被完全消耗㊂-N H 的伸缩振动峰处于3300c m -1与3400c m -1之间,暗示着-N H 键与C =O 形成了氢键,因为游离的-N H 伸缩振动峰出现在3493c m -1与3520c m -1之间[8]㊂此外,1693c m -1处出现了强的氢键化的羰基吸收峰,也暗示着C W P U 分子间或分子内形成了大量的氢键㊂比较分散体与固化后的薄膜的谱图,可以看出,二者形状相似,在1638c m -1处代表双键的峰没有发生本质变化,意味着来自蓖麻油结构中的双键并未参与固化进程,暗示着C W P U 是依靠C W P U 分子较高支化和交联的本质结构特点与分子间或分子内形成的氢键网络间的协同作用使得C W P U 可以在室温下完全固化㊂F i g .3 F T -I Rs p e c t r a o fC W P Ud i s pe r s i o n a n df i l m (a ):i n t eg r a t e dF T -I Rs p e c t r u m ;(b ):c a r b o n y l s t r e t chi n g r e g i o no f t h eF T -I Rs pe c t r u m 2.3 C W P U 分散体的性能2.3.1 D M P A 含量对粒径分布的影响:F i g .4描述的是不同D M P A 含量的C W P U 分散体粒径分布的情况㊂D M P A 含量由5%升至7%,平均粒径呈逐渐下降趋势,由65.9n m 减小到17.7n m ,粒径分布变窄,且C W P U 分散体的颜色逐渐由乳白色转变为透明,最后甚至表现出与蓖麻油相似的颜色㊂这是由于D M P A 是一种阴离子型W P U 的自乳化剂,在C W -P U 乳胶粒的形成过程中,D M P A 的亲水性基团-C O O H 起到了关键作用㊂随着C W P U 分子中D M P A 含量的增加,C W P U 分子先吸附在水的表面,亲水性基团羧基朝向水相,疏水性的烷基链朝向空气,体系表面张力逐渐下降,达到临界胶束浓度(C M C )后,C O O -离子进入水相,C W P U 分子的烷基链相互聚集,形成乳胶粒的内核,而核表面分布着亲水性基团-C O O -阴离子,与叔胺阳离子构成了扩散双电层结构,带负电荷的乳胶粒之间依靠静电排斥作用而维持体系的稳定状态,含有更多的亲水性基团会931 第11期孟林龙等:蓖麻油基水性聚氨酯的制备及性能形成更多的乳胶粒,致使粒径更小,分布变窄,乳胶粒的聚集态稳定性也会更好㊂F i g .4 P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o nc u r v e so fC W P U d i s pe r s i o n s w i t hd if f e r e n tD M P Ac o n t e n tsF i g .5 P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o nc u r v e so fC W P U d i s pe r s i o n s w i t hd if f e r e n t n (-O H )/n (-N C O )v a l u e s2.3.2 n (-O H )/n (-N C O )的比值对C W P U 分散体粒径分布的影响:F i g.5展示的是具有不同n (-OH )/n (-N C O )比值的C W P U 粒径分布的情况㊂n (-O H )/n (-N C O )比值由0.99逐渐降低到0.83,分散体的平均粒径逐渐升高㊂这是由于n (-OH )/n (-N C O )值越低,乳化前预聚体中残余的活泼的-N C O 基团越多,结合红外谱图可知,分散体中不含-N C O 基团,因此所有的残余-N C O 基团均与水发生了反应,并生成了难溶性的脲基,因而在一定程度上,n (-O H )/n (-N C O )值越低,C W P U分散体的粒径越高,随着n (-O H )/n (-N C O )值降低,分散体外观由类似蓖麻油的淡黄色逐渐转变为泛蓝光透明液体,最终,n (-O H )/n (-N C O )值为0.83时,分散体转变为白中泛蓝光的半透明分散体㊂2.3.3 蓖麻油含量对C W P U 分散体的粒径分布的影响:F i g .6描述了不同蓖麻油含量的C W P U 分散体的粒径分布㊂蓖麻油含量由40%提升到50%时,分散体的平均粒径先升高后下降,在蓖麻油含量达45%时,平均粒径达到最大值26.8n m ㊂总体上,不同蓖麻油含量的C W P U 的平均粒径处于一个较小的区间范围(17.7~26.8n m )㊂这一结果展示了蓖麻油含量相对于D M P A 含量和n (-O H )/n (-N C O )值来说,对C W P U 分散体的粒径分布具有相对较小的影响㊂F i g .6 P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o nc u r v e so fC W P U d i s pe r s i o n s w i t hd if f e r e n t c a s t o r o i l c o n t e n tsF i g .7G r a y s c a l e p i c t u r e s o f r e a l C W P Ud i s pe r s i o n sw i t hd if f e r -e n tD M P A c o n t e n t s ,c a s t o ro i lc o n t e n ta n d n (-O H )/n (-N C O )v a l u e s2.4 C W P U 分散体的表观性能T a b .3展示了C W P U 分散体的表观性能数据㊂从整体上看,所有C W P U 分散体的固含量㊁p H 值和存储时间分别为25%㊁7和大于6个月,分散体的黏度主要在8.79m P a ㊃s 与12.18m P a ㊃s 之间,表现出优异的流动性㊂D M P A 含量和n (-O H )/n (-N C O )值对分散体的粒径分布和透明度影响较大,D M P A 含量和n (-O H )/n (-N C O )值越低,平均粒径越大,透明性越差,在D M P A 含量达到5%041高分子材料科学与工程2019年时,C W P U 成为奶白色的分散体,n (-O H )/n (-N C O )值达到0.83时,C W P U 分散体展现出蓝光半透明颜色㊂F i g .7为C W P U 分散体样品的外观形态㊂T a b .3 A p p e a r a n c e p r o p e r t i e s o fC W P Ud i s pe r s i o n s S a m pl e A p pe a r a n c e pHv a l u e S o l i d c o n t e n t/%V i s c o s i t y/(m P a ㊃s )M e a n s i z e /n mS t o r a g e l i f e C W P U -1M i l k y w h i t e 7258.7965.9>6m o n t h C W P U -2T r a n s l u c e n t72511.6539.5>6m o n t h C W P U -3T r a n s p a r e n t 72511.1422.4>6m o n t h C W P U -4T r a n s p a r e n t 72525.223.9>6m o n t h C W P U -5T r a n s p a r e n t 72510.6317.7>6m o n t h C W P U -6T r a n s p a r e n t 7259.5822.2>6m o n t h C W P U -7T r a n s p a r e n t 72512.1826.8>6m o n t h C W P U -8T r a n s p a r e n t 72511.3319.3>6m o n t h C W P U -9T r a n s p a r e n t 7259.3219.1>6m o n t h C W P U -10T r a n s p a r e n t 72510.222.8>6m o n t h C W P U -11T r a n s p a r e n t 7259.4722.8>6m o n t h C W P U -12T r a n s p a r e n t 7259.1423.4>6m o n t h C W P U -13T r a n s l u c e n t7258.9343.6>6m o n thF i g.8 D M Ac u r v e s o f f i l m sw i t hd i f f e r e n t c a s t o r o i l c o n t e n t s 2.5 蓖麻油含量对C W P U 薄膜热力学性能的影响F i g .8展示了不同蓖麻油含量的C W P U 薄膜的D MA 谱图㊂由F i g .8可知,随着蓖麻油含量由42.5%升至50%,C W P U 薄膜的储能模量总体上呈降低趋势,C W P U 薄膜的玻璃化转变温度由64.5ħ逐渐下降到41.6ħ㊂聚合物的性能是聚合物内分子运动的反映㊂通常,温度或应力越高,聚合物链段的松弛时间越短,在温度较低时,由于C W P U 树脂分子链段的松弛时间远长于固定频率下的固定观察时间,链段运动被冻结,C W P U 表现为玻璃态,具有较高的模量;随着温度升到足够高时,链段的松弛时间远短于固定的观察时间,链段自由运动,C W P U 表现为柔软的高弹态;在这期间,当链段松弛时间接近固定观察时间时,链段具有一定的运动能力,但不够自由,此状态时对应的温度就是玻璃化转变温度㊂由于蓖麻油在C W P U 树脂中充当软段,相比于树脂中的其他组分,更容易发生热运动,因此,蓖麻油含量越高,C W P U 的链段松弛时间达到固定观察时间所需要的温度更低,即玻璃化转变温度更低㊂2.6 C W P U 薄膜的耐水性F i g .9(a )㊁F i g .9(b )和F i g.9(c )分别展示了D M P A 含量㊁蓖麻油含量和n (-O H )/n (-N C O )比值对C W P U 薄膜耐水性的影响㊂F i g.9(a )展示了D M P A 含量由5%升高到7%,C W P U 薄膜的吸水率由148.27%升至523.02%,这是因为D M P A 中含有亲水性基团羧基,羧基含量越高,会导致材料的吸水率更高,羧基的引入也是造成自乳化型W P U 材料耐水性差的重要原因㊂F i g .9(b )展示了当蓖麻油含量由40%升高至50%时,C W P U 薄膜吸水率整体上呈先上升后略微降低的趋势,这是由于随着蓖麻油含量的提高,薄膜的交联密度下降,通过溶胀作用,水分更容易渗透进薄膜中,薄膜的吸水率逐渐提高㊂此外,与47.5%的蓖麻油含量的薄膜相比,50%蓖麻油含量的薄膜的吸水率略微下降,这是由于50%蓖麻油含量的薄膜具有较低的交联密度,在长时间水溶胀作用下,部分的C W P U 分子脱离了薄膜表面,导致浸水后的薄膜质量m 1的测量值低于实际值㊂F i g.9(c )展示141 第11期孟林龙等:蓖麻油基水性聚氨酯的制备及性能了随着n (-O H )/n (-N C O )比值由0.99下降到0.83时,C W P U 薄膜的吸水率由563.02%下降到107.84%,这是由于更多残余的-N C O 基团产生了更多的不溶性脲基,这些脲基的存在阻碍了水分子向薄膜结构的渗入,同时这些脲基也会参与固化进程,与氨基甲酸酯基团一样会形成氢键,使得C W P U 薄膜具有更致密的氢键交联㊂因此,n (-O H )/n (-N C O )比值越低,C W P U 薄膜材料的耐水性越好㊂F i g .9 W a t e r a b s o r pt i o n c u r v e s o f f i l m s (a ):d i f f e r e n tD M P Ac o n t e n t s ;(b ):d i f f e r e n t c a s t o ro i l c o n t e n t s ;(c):d i f f e r e n t-O H /-N C Ov a l u e sT a b .4 W a t e ra b s o r p t i o na n dw a t e r c o n t a c t a n gl eo fC W -P Uf i l m sS a m p l e R a t i oo fw a t e ra b s o r pt i o n /%W a t e r c o n t a c t a n gl e (θ)/(ʎ)C W P U -1148.2658.95C W P U -2242.5161.67C W P U -3377.9062.47C W P U -4446.0361.62C W P U -5563.0171.7C W P U -6611.0363.41C W P U -7717.1765.07C W P U -8794.9663.73C W P U -9778.5958.85C W P U -10464.9861.1C W P U -11436.3261.55C W P U -12282.5962.52C W P U -13107.8054.782.7 C W P U 薄膜的疏水性的评估T a b .4中展示了C W P U 漆膜的接触角测试结果,从整体上看,C W P U 中D M P A 含量由5%升至7%时,漆膜与水的接触角出现了显著升高的现象,一些研究表明羧基含量的提升会提升材料的亲水性,但是这是一个相反的结果,这可能与薄膜的交联密度升高有关㊂因为C W P U 薄膜固化过程中没有化学交联发生,主要是C W P U 交联大分子间和分子内的物理氢键交联,因此,粒子间的堆砌就显得尤为重要,而更高D M P A 含量的C W P U 分散体具有更小的平均粒径,使得固化过程中粒子堆砌得更紧密,因而具有较高的交联密度;此外,蓖麻油含量升高至50%,接触角明显下降,在蓖麻油含量为50%时,接触角仅为58.85ʎ,这主要是高蓖麻油含量的C W P U 树脂的交联度下降引起的;而当n (-OH )/n (-N C O )值由0.99下降至0.83时,漆膜对水的接触角呈先降低后略微升高再降低的趋势,这主要归因于难溶性的脲基结构和C W P U 分子的交联密度的协同作用,n (-O H )/n (-N C O )值的下降一方面使得C W P U 预聚体结构中的端-N C O 基团数量提高,一方面又使得C W P U 树脂的相对分子质量降低,后者在一定程度上降低了C W P U 分子的交联密度㊂总的来说,上述结果暗示了C W P U 分子的交联密度对漆膜的疏水性影响占主导地位,亲水性基团和疏水性组分对漆膜的疏水性影响不明显,C W P U 分子交联密度越高,漆膜的疏水性越好㊂241高分子材料科学与工程2019年2.8C W P U薄膜的力学性能T a b.5展示了C W P U薄膜的拉伸测试和铅笔硬度测试的数据㊂结果显示,随着D M P A含量由5%升高至7%时,薄膜的拉伸强度和弹性模量没有明显的变化规律,而断裂伸长率先下降后上升,硬度均大于等于6H㊂在D M P A含量达到5%时,拉伸强度㊁弹性模量和断裂伸长率均达到最大值,分别为11.128M P a㊁348.19M P a㊁46.853%㊂此外,当蓖麻油的含量由40%升高至50%时,薄膜的弹性模量和硬度分别从276.66M P a和ȡ6H逐渐降低至65.33 M P a和5H,断裂伸长率逐渐由11.277%升高至317.37%;当n(-O H)/n(-N C O)值由0.99降至0.83时,薄膜的拉升强度和弹性模量显著提升,而断裂伸长率表现出先升后降的趋势,在n(-O H)/ n(-N C O)值为0.83时,拉伸强度㊁弹性模量和断裂伸长率分别为15.992M P a㊁518.61M P a㊁118.11%㊂总的来说,D M P A含量对C W P U薄膜的力学性能影响较小,而蓖麻油含量和n(-O H)/n(-N C O)值对C W P U薄膜的力学性能具有显著的影响,特别地,在一定范围内,蓖麻油含量的提升有利于提高材料的韧性,n(-O H)/n(-N C O)值的降低有利于提高C W P U薄膜的强度㊂T a b.5M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o fC W P Uf i l m sS a m p l e Y i e l d s t r e n g t h/M P a T e n s i l e s t r e n g t h/M P aE l a s t i cm o d u l u s/M P aE l o n g a t i o na tb r e a k/%P e n s i l eh a r d n e s sC W P U-16.88711.128348.1946.853ȡ6H C W P U-25.3118.177257.2235.264ȡ6H C W P U-34.145.912261.784.996ȡ6H C W P U-45.0427.844259.217.864ȡ6H C W P U-54.2456.713276.6611.277ȡ6H C W P U-66.33211.082184.62208.51ȡ6H C W P U-74.7518.991211.46239.93ȡ6H C W P U-83.4566.891106.83305.255H C W P U-92.7715.53265.33317.375H C W P U-104.496.768312.1978.979ȡ6H C W P U-115.93810.877329.14222.61ȡ6H C W P U-126.3838.074415.653.91ȡ6H C W P U-1310.95315.992518.61118.11ȡ6H3结论以蓖麻油作为多元醇,通过分步法,让含有亲水性基团的D M P A先于蓖麻油参与反应,相比一锅法,引入了较低的D M P A含量,并成功地制备了一系列的C W P U分散体,系统地研究了D M P A含量㊁n(-OH)/n(-N C O)值和蓖麻油含量对C W P U分散体及C W P U薄膜的性能影响㊂结果表明,D M P A 含量和n(-O H)/n(-N C O)值对分散体的粒径分布和薄膜的耐水性具有显著的影响,当n(-O H)/ n(-N C O)值为0.99时,添加5%的D M P A就可得到稳定的奶白色C W P U分散体(平均粒径为65.9 n m),薄膜的吸水率为148.3%;当D M P A含量为7%时,n(-O H)/n(-N C O)值达到0.83即可得到半透明泛蓝光的分散体(平均粒径为43.6n m)㊂同时,降低n(-O H)/n(-N C O)值还能有效地提升C W P U 薄膜的耐水性和力学性能,当n(-O H)/n(-N C O)值为0.83时,C W P U薄膜的吸水率仅为107.8%,弹性模量高达518M P a㊂蓖麻油含量对C W P U薄膜的热学性能和力学性能的影响比较显著,在一定范围内(40%~50%),蓖麻油含量越高,会降低材料的玻璃化转变温度和强度,提高材料的韧性,当蓖麻油含量为50%时,T g和断裂伸长率分别达到了41.6ħ和317.37%,并且仍然具有65.33M P a的弹性模量;C W P U展示了优异的综合性能,具有高度的可调控性,通过调整D M P A含量㊁蓖麻油含量和n(-O H)/ n(-N C O)值可以调控C W P U分散体的表观特性和C W P U薄膜的热力学性能㊁力学性能㊁耐水性等性能㊂341第11期孟林龙等:蓖麻油基水性聚氨酯的制备及性能参考文献:[1] L u M G,L e e JY,S h i m MJ,e t a l.S y n t h e s i s a n d p r o p e r t i e s o fa n i o n i c a q u e o u s p o l y u r e t h a n ed i s p e r s i o n s[J].J.A p p l.P o l y m.S c i.,2010,86:3461-3465.[2]鲍俊杰,钟达飞,谢伟,等.水性聚氨酯结构与性能关系研究[J].化学推进剂与高分子材料,2006,4(4):34-37.B a o J J,Z h o n g DF,X i eW,e t a l.R e l a t i o n s h i p b e t w e e n s t r u c-t u r ea n d p r o p e r t i e so fw a t e r b o r n e p o l y u r e t h a n e[J].C h e m i c a l P r o p e l l a n t s&P o l y m e r i cM a t e r i a l s,2006,4(4):34-37. 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T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h eD M P Ac o n t e n t a n d n(-O H)/n(-N C O)v a l u e h a v e s i g n i f i c a n t e f f e c t s o n t h e p a r-t i c l e s i z ed i s t r i b u t i o na n dt h ew a t e r r e s i s t a n c e.W h e n n(-O H)/n(-N C O)v a l u e i s0.99,t h em i l k y w h i t e s t a b l eC W P Ud i s p e r s i o n i so b t a i n e dw i t h5%o fD M P Ac o n t e n t a n dt h ew a t e r a b s o r p t i o n i so n l y148.3%. W h e n t h eD M P Ac o n t e n t i s7%,0.83o f n(-O H)/n(-N C O)v a l u e l e a d s t o t h e t r a n s l u c e n t a n db l u i s hd i s-p e r s i o n s a n d t h ew a t e r a b s o r p t i o n i s o n l y107.8%.M o r e o v e r,c a s t o r o i l c o n t e n t h a s s i g n i f i c a n t i n f l u e n c e s o n g l a s s t r a n s i t i o n t e m p e r a t u r e(T g),s t r e n g t h a n d f l e x i b i l i t y.T h e T g,e l a s t i cm o d u l u s a n d e l o n g a t i o n a t b r e a k o fC W P Uf i l m w i t h50%o f c a s t o ro i l c o n t e n t a r e41.6ħa n d65.33M P aa n d317.37%,r e s p e c t i v e l y.A l l d i s p e r s i o n s e x h i b i t g o o ds t o r a g es t a b i l i t i e sw h i c ha r em o r e t h a n6m o n t h.I nt h i s p a p e r,t h es t a b l eC W P U d i s p e r s i o n sw i t h l o w h y d r o p h i l i c g r o u p c o n t e n t sa r e p r e p a r e da n dt h e f i l m sh a v ee x c e l l e n tw a t e r r e s i s t a n c e a n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s.K e y w o r d s:c a s t o r o i l;w a t e r b o r n e p o l y u r e t h a n e;f r a c t i o n a l s t e p m e t h o d;s t o r a g e s t a b i l i t y;p a r t i c l e s i z ed i s t r i-b u t i o n;w a t e r r e s i s t a n c e;m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s441高分子材料科学与工程2019年。
可降解抑菌的蓖麻油改性水性聚氨酯复合膜的制备和性能
可降解抑菌的蓖麻油改性水性聚氨酯复合膜的制备和性能钟吕玲;张良;马霞;杨清翠;曹莉【摘要】A degradable antibacterial composite film C.O-WPU/CTS/HEC was prepared by waterborne polyurethane (WPU), castor oil (C.O), chitosan (CTS) and hydroxy ethyl cellulose (HEC).The optimal condition of CTS was 1.00% for preparing the composite materials, and the mass ratio of CTS/HEC was 1∶1.When the C.O content reached 8.33%, the rate of water absorption was less than 10.00% and the contact angle was up to99.47°.The antibacterial experimental results show tha t there are good bacteriostatic activity and antimicrobial durability for the compositefilm.The biodegradation experiment of composite material film indicate (CO2exp/CO2the)max=56.30% and (wloss)max=74.40% after the degradation.The surface appearances of the material before and after degradation suggest that the material is biodegradable.FT-IR was used to discuss the combination mechanism of functional groups in the material.The actual application shows that the composite material is a promising prospect.%本研究采用水性聚氨酯(WPU)为复合材料基材, 通过蓖麻油(C.O)改性, 加入天然高分子抗菌物质壳聚糖(CTS), 以及具有较好降解性的羟乙基纤维素(HEC), 制备了一种环保抑菌可降解抑菌C.O-WPU/CTS/HEC膜.研究结果表明, CTS与HEC的含量均为1.00%时,抑菌性能达到最高;且C.O含量达到8.33%时, 吸水率低于10.00%, 接触角达到99.47°.抑菌实验表明C.O-WPU/CTS/HEC膜具有良好抑菌性和抑菌持久性.C.O-WPU/CTS/HEC膜的生物降解实验显示, 降解后(CO2exp/CO2the)max=56.30%, (wloss)max=74.40%.同时, 降解前后的扫描电镜(SEM)图片显示 C.O-WPU/CTS/HEC膜具有可降解性.红外光谱分析(FT-IR)显示制备了一种性质稳定的C.O-WPU/CTS/HEC复合材料.C.O-WPU/CTS/HEC膜在实际水体中的抑菌实验说明该材料有较好的应用前景.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2017(028)002【总页数】6页(P241-246)【关键词】抑菌;水性聚氨酯;壳聚糖;羟乙基纤维素;可降解【作者】钟吕玲;张良;马霞;杨清翠;曹莉【作者单位】西安建筑科技大学理学院, 陕西西安 710055;西安建筑科技大学理学院, 陕西西安 710055;西安建筑科技大学理学院, 陕西西安 710055;西安建筑科技大学理学院, 陕西西安 710055;西安建筑科技大学理学院, 陕西西安710055【正文语种】中文【中图分类】O63水环境污染问题已经成为全世界共同关注的问题. 然而目前, 水污染处理大多数集中在对水源水和地表水的处理上. 但是经过自来水厂消毒净化的饮用水, 在流经管道或者小范围储存时常常会导致微生物含量增高, 引发二次污染[1]. 为了防止水致疾病的传播, 使供水水质达到GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》[2], 对二次供应水进行杀菌消毒是很有必要的.近年来, 质优价廉的新型抑菌材料不断被开发出来[3-5]. 但是这些抑菌材料依旧存在诸如重金属超标、重复实用性差、不适用于饮用水体系、不易回收、不能很好的应用于终端水等问题. 水性聚氨酯(Waterborne polyurethane, WPU)具有无毒、无污染、操作方便、易改性等性能和低廉的价格, 因此作为抑菌材料成分之一日益受到重视 [6-13]. 然而, 水性聚氨酯材料在使用和存放的过程中, 极易繁殖细菌, 威胁着人类的健康. 同时, 废弃制品所造成的“白色污染”也给自然环境带来很大压力[14-15].本研究用植物蓖麻油(Castor oil, C.O)改性的水性聚氨酯乳液, 同时加入天然抗菌物质壳聚糖(CTS)和具有较好降解性的羟乙基纤维素(Hydroxy Ethyl Cellulose, HEC), 制备出了一种既有抗菌性能, 又有可降解性能的环保型抑菌C.O-WPU/CTS/HEC膜. 通过考察C.O-WPU/CTS/HEC膜的抑菌性能, 可降解性能以及各项理化性能和力学性能, 确定了添加剂的最优比例. 在结构上, 对材料进行了红外和SEM表征. 比较了复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性, 并测试了水体pH对膜抑菌性能影响和材料在实际水体中的应用.1.1 C.O-WPU/CTS/HEC膜的制备聚丙二醇(PPG-1000)在120～140 ℃真空度0.01 atm条件下除水2 h备用；C.O 在95 ℃真空度0.01 atm条件下除水2 h备用；双羟甲基丙酸(DMPA)在100 ℃下真空干燥24 h以上, 加热溶解于N-N二甲基甲酰胺中, 制成DMPA溶液备用. 将PPG-1000和C.O按计量比加入装有搅拌棒和温度计的三口烧瓶中, 低速搅拌下, 逐滴加入异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI), 在80 ℃下反应2 h, 得到聚氨酯预聚体. 接着, 体系中加入2～3滴二丁基二月桂酸锡, 作为催化剂, 逐滴加入DMPA溶液, 65 ℃下进行扩链反应2 h后, 将反应体系降温至50 ℃, 加入三乙胺继续搅拌0.5 h, 以中和链段中的羧基. 最后, 在高速搅拌下, 向体系加入 HEC和CTS的醋酸溶液,乳化0.5 h后超声脱泡, 在聚四氟乙烯板上流延成膜, 40 ℃恒温干燥箱中干燥24 h, 脱模后装袋, 并置于干燥器中以防吸潮.1.2 C.O-WPU/CTS/HEC膜的抑菌性能大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为菌种, 在生化培养箱中培养24～48 h, 将其第Ⅲ代菌样进行抑菌实验, 并用抑菌圈法评价C.O-WPU/CTS/HEC膜的抑菌性能.1.3 C.O-WPU/CTS/HEC膜的降解性能利用霉菌侵蚀法, 培养巴西毛壳细菌, 对C.O-WPU/CTS/HEC膜进行降解实验. 同时, 用相同方法制备WPU膜、C.O-WPU膜和C.O-WPU/CTS膜, 进行降解实验. 通过检测降解过程中CO2的释放量, 对比考察了C.O-WPU/CTS/HEC膜的可降解性.释放的CO2被Ba(OH)2溶液吸收, 用0.025 mol/L草酸溶液滴定Ba(OH)2溶液, 计算得到CO2释放量(CO2exp). CO2的理论释放量(CO2the)由以下嗜氧生物降解化学方程式计算：材料生物降解的程度(R*)可由式得到：1.4 C.O-WPU/CTS/HEC膜的表征使用德国KRUSS公司的Easy Drop接触角测定仪进行C.O-WPU/CTS/HEC膜接触角的测量. 采用美国Thermo公司的Nicolet iS50ATR型红外光谱仪对材料进行表征. 利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope)观察了降解前后膜的表面形貌变化.1.5 C.O-WPU/CTS/HEC膜在实际水体中的应用根据检测水样中微生物标准GB/T8538-2008 [16], 分别选取了兴庆湖湖水(西安, 中国), 储水箱生活饮用水(西安, 中国, 放置两个月)以及学校湖水(西安建筑科技大学, 中国)作为水样. 采用滤膜法, 进行C.O-WPU/CTS/HEC膜在实际水体中的抑菌效果的测试.2.1 C.O-WPU/CTS/HEC膜的表征图1显示了不同含量C.O对 C.O-WPU/CTS/HEC膜的吸水率和接触角的影响. 可以看出, 随着C.O含量的增加, C.O-WPU/CTS/HEC膜的吸水率由31.50%降至9.95%, 接触角由70.05°升至99.47°. 结果表明, C.O的引入使得材料的耐水性得到提高, 这是因为C.O具有良好疏水性的长链非极性脂肪酸链, 将其引入WPU分子链中, 可增强聚氨酯整个分子链的疏水性, 使耐水性得到明显提高. 另一方面, 由于C.O具有双键特殊结构, 在C.O-WPU/CTS/HEC膜固化过程中形成交联网状结构, 分子链间的作用力增强, 分子结构更加致密, 水分子不易渗入膜内, 吸水率逐渐减小[15]. 当C.O含量达到8.33%时, 吸水率低于10.00%, 接触角达到99.47°.C.O-WPU/CTS/HEC膜的红外光谱图如图2所示, 四条曲线分别表示C.O-WPU预聚体(a), CTS (b), C.O-WPU/CTS/HEC膜(c)和HEC (d). 在曲线a中和曲线c中：3 371 cm-1和3 342 cm-1为-NH的伸缩振动吸收峰, 曲线a在2 248 cm-1为游离的-NCO的吸收峰, 曲线c中并未出现, 表明C.O-WPU预聚体中未反应完全的-NCO与CTS和HEC中的-OH进一步发生反应. 曲线a在1 710 cm-1为异氰酸酯中-C=O的伸缩振动吸收峰, 在曲线c中转移到了1 705 cm-1并且吸收峰的强度降低却并没有消失, 说明有部分异氰酸酯未反应完全. 1 221 cm-1和1 215 cm-1处为酯基中-C-O的伸缩振动峰, 以上官能团表明在反应产物中有氨基甲酸酯基团的生成. 曲线b和曲线d中, 3 431 cm-1和3 441 cm-1为CTS和HEC中-NH和-OH的伸缩振动吸收峰, 与曲线c相比相应的吸收峰移动到了3 342 cm-1且强度变小, 进一步说明CTS和HEC中的-OH与C.O-WPU预聚体中残留的-NCO参与了反应. 曲线a、b、c、d中分别在2 943、2 904、2 924、2 875 cm-1有CH3、CH2的伸缩振动吸收峰.图3为C.O-WPU/CTS/HEC膜生物降解前和降解30 d后的扫描电镜图. 由图3a可以看出, 降解前, C.O-WPU/CTS/HEC膜表面平整且均匀致密. 图3b可以看出,降解后, 膜的表面不再平整致密, 出现了大量孔洞和裂纹, 说明C.O-WPU/CTS/HEC膜被巴西毛壳霉菌生物降解, 膜内部网状结构遭到破坏.2.2 C.O-WPU/CTS/HEC膜的抑菌性图4显示了不同CTS含量所制得C.O-WPU/CTS/HEC膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果, 结果显示, 随着CTS含量的增加, 材料的抑菌效果增加, CTS为1.00%, HEC∶CTS为1∶1时, 抑菌效果最佳.图5是将C.O-WPU/CTS/HEC膜浸入到不同pH的水体若干天后, 得到的抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的性能图. 从图5中可以看出, 当水体pH在5～10之间时, 膜抑制大肠杆菌的抑菌圈大小在22.20～23.16 mm之间, 抑制金黄色葡萄球菌的抑菌圈大小在21.26～22.83 mm之间. 结果表明, 在研究范围内, C.O-WPU/CTS/HEC膜均有良好的抑菌性能, 且受水体pH影响不大. 之后实验, 均在pH为7.5的水体环境中进行.图6显示了C.O-WPU/CTS/HEC膜在去离子水中浸泡时间和其抑菌率的关系. 从图6中可以看出, C.O-WPU/CTS/HEC膜的抑菌率随浸泡时间延长有略微下降, 但变化幅度不大. 未经浸泡的C.O-WPU/CTS/HEC膜的抑菌率ψ分别为87.53% (大肠杆菌) 和81.06% (金黄色葡萄球菌), 经去离子水浸泡后的C.O-WPU/CTS/HEC 膜在前60 d的抑菌率变化不大, 之后有所下降, 但浸泡100 d后, 其抑菌率仍能达到69.50% (大肠杆菌) 和63.27% (金黄色葡萄球菌). 综上所述, 实验制得C.O-WPU/CTS/HEC膜具有良好的抑菌持久性.2.3 C.O-WPU/CTS/HEC膜的生物降解性能图7显示了WPU膜、C.O-WPU膜、C.O-WPU/CTS膜和C.O-WPU/CTS/HEC 膜在生物降解过程中CO2释放量与理论释放量之比随降解时间的变化曲线. 结果表明, WPU膜的CO2释放量几乎为零, C.O-WPU膜在30 d后开始释放CO2, 但释放量很低, 且不再增加. C.O-WPU/CTS膜的CO2释放量在15～35 d内逐渐增加, 之后没有增加趋势. 而C.O-WPU/CTS/HEC膜的CO2释放量较大, 且一直在持续增加.由于实验所用的降解菌是巴西毛壳, 主要是针对纤维素的降解真菌, 对CTS和C.O的降解作用不明显, 对聚氨酯几乎没有降解作用. 由于聚氨酯内部网状结构比较致密, 很难被破坏, 阻碍了水和微生物进入膜内部, 导致无法被降解, 这是白色污染造成的主要原因. 而在聚氨酯中添加了天然生物高分子化合物HEC后, 由于HEC均匀分布在聚氨酯的网状结构中, 随着真菌对HEC结构的破坏, 聚氨酯的链也被破坏, 使得膜的结构变得疏松, 水分和真菌更容易进入到膜内部, 使膜内部水解作用和微生物侵蚀作用较强, 降解更快.2.4 C.O-WPU/CTS/HEC膜在实际水体中的应用C.O-WPU/CTS/HEC膜在实际水体中的抑菌性测试结果如表1所示, 通过对三处水样进行抑菌实验, 其抑菌率都达到了60.00%以上, 表明C.O-WPU/CTS/HEC膜在实际水体中也具有良好的抑菌效果.本研究将WPU进行C.O改性, 并加入天然抗菌物质CTS以及具有较好降解性的HEC, 制备出了一种既有抗菌性能, 又有可降解性能的环保型C.O-WPU/CTS/HEC 膜. 通过抑菌试验考察得出CTS的最优含量为1.00%, 与HEC的比例为1∶1. 考察了不同含量C.O对C.O-WPU/CTS/HEC膜的吸水率和接触角的影响, C.O的引入使得材料的涂膜的耐水性得到提高. C.O-WPU/CTS/HEC膜具有良好的抑菌性和抑菌持久性, 且不受水体pH的影响. 研究也显示C.O-WPU/CTS/HEC膜具有良好的可降解性. C.O-WPU/CTS/HEC膜在实际水体中的抑菌性能测试表明, 该材料在实际水样中同样具有较好的抑菌能力, 具有较好的应用前景.ZHAO H. The harm to people’s health of the contaminations in the aqueous solutions [J]. Science & Technology Information, 2009(31): 377-378.【相关文献】[2] GB5749-2006. 生活饮用水卫生标准[S]. 北京:中国标准出版社, 2007.GB5749-2006. Standards for drinking water quality [S]. Beijing: Standards Press of China, 2007.[3] 丁浩. 纳米组装无机抗菌剂及其制作方法: 中国, 021326975 [P]. 2003.DING H. Nano assembled inorganic antibacterial agent and preparation method thereof: China, 021326975 [P]. 2003.[4] 叶瑛, 周玉航, 夏枚生, 等. 新型无机抗菌材料: 载铜蒙脱石及其抗菌机理讨论[J]. 无机材料学报, 2003, 18(3): 569-574.YE Y, ZHOU Y H, XIA M S, et al. A new type of inorganic antibacterial material: Cu-bearing montmorillonite and discussion on its mechanism [J]. Journal of Inorganic Materials, 2003, 18(3): 569-574.[5] 张颖, 顾平, 齐庚申. 膜技术应用于饮用水处理的进展[J]. 中国给水排水, 2001, 17(5): 29-32. ZHANG Y, GU P, QI G S. Progress in membrane technology used in drinking water treatment [J]. China Water & Wastewater, 2001, 17(5): 29-32.[6] 杨世椿, 禹良才, 刘胜利. 2-羟基-1-萘甲醛缩-N(4)-取代氨基硫脲的合成与抑菌活性[J]. 化学研究, 2015, 26(4): 378-383.YANG S C, YU L C, LIU S L. 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Beijing: National Technical Committee for Standardization of Paints and Pigments, 2012.。
防沉型高强聚氨酯防水涂料的制备及性能研究
度，赋予其触变性，来解决涂料的防沉型问题。选用几种不
同的防沉剂：ＹＨ一１０、ＦＣＪ一１、ＦＣＪ一２，其中ＹＨ一１０为改性有机 膨润土，并具有独特化学结构，ＦＣＪ一１为气相二氧化硅，ＦＣＪ一２ 为改性氢化蓖麻油。为了短时间内明显观察其防沉效果，将 等量的液料、填料和防沉剂混合均匀后，放置４８ ｈ，实验结 果见图１。 其它组份不变，采用等量（０．３质量份）不同的防沉剂考察 其对防水涂料性能的影响，结果见表２。
沉剂、颜填料、消泡剂、催化剂和润湿分散剂等为Ｂ组份，制备了一种双组份防沉型高强聚氨酯防水涂料．研究了不同的防沉剂、润 湿分散剂及其用量对防水涂料物理性能、贮存性能和防沉性能的影响。结果表明，在配方中其它组分不变的情况Ｆ，选用０．５份防沉 剂ＹＨ一１０和０．４份润湿分散剂时，制备的防水涂料性能最佳。
关键词：防沉型；高强聚氨酯；防水涂料：性能研究 中图分类号：ＴＵ５６＋１．６５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—７０２Ｘ（２０１５）０９—００６７—０５
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｓｔｕｄｉｅｓ
ｏｎ
ｔｈｅ ａｎｔｉｓａｇ ａｎｄ
ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ
ｃｏａｔｉｎｇ
ＨＡ Ｎ Ｈ曲ｌｚｒｔ，ＤＵＡ Ｎ Ｐｅｎｇｆｅｉ，Ｌｌ Ｈｏｎｇｙｉｎｇ
（Ｂｅｉｒｐｒｏｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０１３０９，Ｃｈｉｎａ）
ｏｆ
ａｇｅｎｔｓ ａｎｄ
ＳＯ
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ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｉｅｓ
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ｓｈｏｗ
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蓖麻油水性聚氨酯树脂的合成与性能的研究
蓖麻油水性聚氨酯树脂的合成与性能的研究ΞQU J Q瞿金清,陈焕钦(华南理工大学化工所,广东广州510640)摘 要: 采用蓖麻油(C.O.)、聚醚(N 210)、二异氰酸甲苯酯(TDI )和二羟甲基丙酸(DMPA )反应合成了聚氨酯脲水分散液,研究了C.O./N 210的质量比、亲水单体含量、NCO/OH 摩尔比和NH/NCO 摩尔比对聚氨酯乳液及涂膜性能的影响,并应用傅立叶红外光谱仪(FT-IR )测定反应产物的结构。
研究发现C.O.可提高水性聚氨酯涂膜的物理机械性能和耐水性,当C.O./N 210的质量比为1∶1、NCO/OH 摩尔比为1.6∶1、DMPA 添加量为5.5%、NH 2/NCO 摩尔比为0.50∶1时合成的水性聚氨酯涂料具有较好的成膜性、较高的硬度、优异的附着力和较好的耐水、耐油性。
关键词: 水性聚氨酯;蓖麻油中图分类号:TQ630.1;S565.6 文献标识码:A 文章编号:0253-2417(2004)03-0078-05STUDIES ON SYN THESES AND PROPER TIES OF WA TERBORN EPOL YU RETHAN E RESIN FROM CASTOR O ILQU Jin 2qing ,CHEN Huan 2qin(Instit ute of Chem ical Engi neeri ng ,South Chi na U niversity of Technology ,Guangz hou 510640,Chi na )Abstract :Waterborne polyurethane (WPU )was prepared by the reaction of castor oil (C.O.)with polyether glycol (N 210),dimethoxypropionic acid (DMPA )and toluene diisocyanate (TDI ).The effects of mass ratio of castor oil ,N 210,DMPA content ,molar ratios of NCO to OH and NH 2/NCO on the properties were investigated.The structure of WPU was characterized by FT 2IR.It was found that mechanical properties and water resistance of WPU coating film were increased with addition of castor oil.At 1∶1-2mass ratio of castor oil to N 210,1.6molar ratio of NCO/OH ,5.5%DMPA content and 0.50molar ratio of NH 2/NCO ,the castor oil waterborne polyurethane has excellent film 2forming property ,high hardness ,good resistances to water and petrol ,and excellent adhesion to base materials.K ey w ords :waterborne polyurethane ;castor oil植物油及其脂肪酸是较重要的再生资源之一,它们被广泛应用于制备清漆、底漆和瓷漆等装饰涂料,然而这些涂料存在主要缺陷是挥发性有机化合物(VOC )含量较高,给环境带来污染。
单硬脂酸甘油酯改性蓖麻油基水性聚氨酯的制备与性能研究
包装工程第44卷第15期·16·PACKAGING ENGINEERING2023年8月单硬脂酸甘油酯改性蓖麻油基水性聚氨酯的制备与性能研究黎渊明1，詹涛1，刘涛1，向红1，单伟雄2（1.华南农业大学食品学院，广州510642；2.广州至简通用设备制造有限公司，广州510760）摘要：目的使用单硬脂酸甘油酯（GMS）对蓖麻油基水性聚氨酯进行改性，增强其防水、耐热和力学性能。
方法使用丙酮法合成不同GMS含量的蓖麻油基水性聚氨酯乳液，进行乳液粒径测定和稳定性试验；使用浇铸法制作薄膜，并进行铅笔硬度测试、力学性能测试、吸水测试、接触角测试、热重测试、DSC、FTIR测试。
分析薄膜表面硬度、力学性能、耐水性能、热稳定性、耐热性能和内部结构。
结果当GMS的−OH的摩尔分数为25%时薄膜综合性能最佳，此时膜的抗拉强度为（9.37±1.28）MPa，弹性模量为（250.55±34.05）MPa，薄膜的吸水率降低到12%，薄膜的水接触角为92°。
GMS的加入，增加了薄膜的玻璃态转化温度和铅笔硬度，但热稳定性有所下降。
结论GMS的加入增强了蓖麻油基水性聚氨酯的耐水、耐热和力学性能。
关键词：水性聚氨酯；生物基；单硬脂酸甘油酯；淀粉基材料中图分类号：TB484.3 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)15-0016-08DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.15.003Preparation and Properties of Castor Oil Based Waterborne Polyurethane Modified byGlycerin MonostearateLI Yuan-ming1, ZHAN Tao1, LIU Tao1, XIANG Hong1, SHAN Wei-xiong2(1. College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China;2.Guangzhou Zhi Jian General Equipment Manufacturing Co., Ltd., Guangzhou 510760, China)ABSTRACT: The work aims to improve the waterproofing, heat resistance and mechanical properties of castor oil based waterborne polyurethane through modification by glycerin monostearate (GMS). The emulsion of castor oil based water-borne polyurethane with different GMS contents was synthesized by acetone method and the emulsion particle size mea-surement and stability test were carried out, and then the film was made by casting and subject to the tests of surface hardness, mechanical properties, water absorption, contact angle, thermogravimetry, DSC and FTIR. The surface hard-ness, mechanical properties, water resistance, thermal stability, heat resistance and internal structure of the film were analyzed. The film obtained the best comprehensive performance when the mole fraction of hydroxyl group of GMS was 25%. In this case, the film had a tensile strength of (9.37±1.28)MPa and a Young's modulus of (250.55±34.05)MPa and its water absorption reduced to 12%, and water contact angle was 92°. The addition of GMS increased the Tg and pencil hardness of the film, but decreased the thermal stability. The addition of GMS enhances the waterproofing, heat resistance收稿日期：2023−05−10基金项目：华南农业大学大学生创新创业训练计划省级项目（S202210564101）；广州至简机电设备有限公司横向项目作者简介：黎渊明（1997—），男，硕士生，主攻食品包装。
蓖麻油基聚酯型水性聚氨酯胶粘剂的合成及性能
蓖麻油基聚酯型水性聚氨酯胶粘剂的合成及性能张彪;李晓飞;季明洋;邢高瞻【摘要】采用蓖麻油(C.O)、1,4-丁二醇(BDO)、1,4-环己二甲酸(CHDA)合成了蓖麻油基聚酯多元醇,通过该多元醇、BDO、二羟甲基丙酸(DMPA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料合成出水性聚氨酯(WPU).研究了蓖麻油基聚酯多元醇中C.O质量分数及羟值对乳液性能及涂膜性能的影响,并应用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)测定结构,热重分析仪(TG)分析胶膜耐热性能.研究发现,当聚酯多元醇羟值为42 mgKOH/g、w(C.O)=30％时,制备出的水性聚氨酯乳液较为稳定,粘接性能、耐水性能、耐热性能均较好.【期刊名称】《安徽化工》【年(卷),期】2018(044)005【总页数】4页(P66-69)【关键词】蓖麻油;聚酯多元醇;水性聚氨酯【作者】张彪;李晓飞;季明洋;邢高瞻【作者单位】合肥安利聚氨酯新材料有限公司,安徽合肥230601;合肥安利聚氨酯新材料有限公司,安徽合肥230601;合肥安利聚氨酯新材料有限公司,安徽合肥230601;合肥安利聚氨酯新材料有限公司,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TQ323.8水性聚氨酯以水作分散介质，它将溶剂型聚氨酯良好的耐磨性、柔韧性、耐低温性和强附着力等优点与水性树脂的无毒、不易燃、无污染、低VOC含量等优势相结合，被广泛应用于胶粘剂、涂料、合成革、涂饰剂等方面[1-2]。
又因水性聚氨酯分子具有可裁剪性，能够有效控制软、硬段的组成结构和比例，使得它成为发展最快的胶粘剂之一。
常用的线性水性聚氨酯通常因分子量小而存在强度、耐水性能、耐溶剂性能不足等缺点，因此常对其进行改性来提高性能[3-5]。
蓖麻油是一种可再生资源，价格低廉，分子中含有大量羟基，平均官能度2.7，羟值约163 mgKOH/g，包括70%三官能度和30%二官能度[6]，是一种理想的改性水性聚氨酯的材料：三官能度部分可以用作内交联剂，大幅度增加聚氨酯分子链的网状交联程度，提高水性聚氨酯的耐热性能和粘接性能；二官能度的部分可用于代替部分聚醚或小分子扩链剂，降低配方成本；此外，蓖麻油分子中的非极性长链脂肪酸结构能有效提高胶膜耐水性[7-14]。
蓖麻油基水性聚氨酯的合成及性能_何蕾
表 4 n( ) N CO ) / n( ) OH ) 对乳液及涂膜性能的影响
T able 4 T he effect of n( ) N CO) / n( ) O H) on pr operties o f emulsion and the film
n( ) N CO) / n( ) O H ) 2. 1 2. 2 2. 3 2. 4 2. 5
时, 乳化之前聚氨酯预聚体黏度已经过大, 很难均 匀的分散在水相中. 由表 3 可知, 本实验条件下的 最佳乳化温度为 30 e .
表 3 乳化温度对反应的影响
T able 3 T he effect of temperature at emulsif ication stage
乳化温度/ e 15 30 45 70
硬度、柔韧性、冲击强度、接触角和涂膜的外观等 性质的影响. 从表 4 可以看出, 水性聚氨酯涂膜有
较好的柔韧性, 在 ) NCO 和 ) OH 不同的配比下,
涂膜的柔韧性都能达到 1 mm. 随着 n( ) NCO) /
n( ) OH ) 增大, 水性聚氨酯涂膜的铅笔硬度总体 呈增大趋势, 并且涂膜均可达到较 高的抗冲击强
1. 0
1. 0 黏度稍大, 能缓慢流动 乳白色, 流动性好
1. 5
1. 5 黏度大, 很难流动
淡黄色, 不易流动
2. 0
2. 0 极易凝胶, 胶体黏度大 黏度过大无法分散
由表 1 可知, 随着预聚体合成时间增加( 大于 2 h) , 预聚体极易凝胶, 因为在反应合成预聚体的 过程 中, 过 量的异氰 酸根之间 相互反应, 产 生交
联, 同时扩链后产生的脲基也可与异氰酸根反应, 形成胶体状物质. 反应时间过短( 小于 0. 5 h) , 则 反应不充分, 残余大量的 ) NCO, 体系黏度小. 本 实验得出最佳合成预聚体和扩链的反应时间均为
蓖麻油型水性聚氨酯乳液的制备及性能研究的开题报告
蓖麻油型水性聚氨酯乳液的制备及性能研究的开题报告【选题背景】水性聚氨酯是一种新型的高性能材料，具有优异的物理和化学性质，广泛应用于塑料，涂料，粘合剂等领域。
与传统的有机溶剂型聚氨酯相比，水性聚氨酯具有环保性能和安全性，受到越来越广泛的关注。
蓖麻油是一种天然的植物油，含有丰富的不饱和脂肪酸，具有优良的物理和化学性质。
将蓖麻油作为乳化剂的主要原料，可以制备出性能优异的水性聚氨酯乳液。
【研究目的】本课题旨在制备蓖麻油型水性聚氨酯乳液，并对其性能进行研究，以探究其在塑料，涂料等领域的应用前景。
【研究内容】1. 研究不同配方下蓖麻油型水性聚氨酯乳液的制备工艺和条件；2. 测定乳液的表面性质，如表面张力，粘度等；3. 测定乳液的机械性能和熔融性能，如拉伸强度，模量等；4. 研究乳液的耐候性和耐腐蚀性能，如紫外线辐射、盐雾等；5. 分析乳液的结构和形貌，如分子量、分子量分布、粒径等。
【研究意义】本研究可以为水性聚氨酯乳液的制备提供新思路和新方法，为相关行业开发新型高性能材料奠定基础。
同时，该研究对于推动我国的环保和可持续发展也具有积极的作用。
【研究方法】1. 以蓖麻油和聚异氰酸酯为原料，通过溶液聚合法制备水性聚氨酯乳液；2. 通过表面张力测定仪、粘度计、拉伸试验机、熔融指数仪、紫外线辐射试验箱、盐雾试验箱等仪器对乳液的性能进行测试；3. 通过激光粒度仪、光学显微镜、透射电子显微镜等仪器分析乳液的结构和形貌。
【预期结果】预计可以制备出性能优异的蓖麻油型水性聚氨酯乳液，并对其性能进行充分的测试和分析。
研究成果可以为相关领域提供新型材料和新思路。
含蓖麻油的水性聚氨酯乳液的稳定性和膜的耐水性研究
α文章编号:100127445(2003)022*******含蓖麻油的水性聚氨酯乳液的稳定性和膜的耐水性研究刘煜平1,蒋 欣1,黄 玲2,靳东杰1,刘治猛1(1.东莞理工学院高分子材料与环境工程研究中心,广东东莞523106;2.中山联成化学工业有限公司,广东中山523905)摘要:以蓖麻油与聚醚(N 210,M n =1000)、甲苯二异氰酸酯(TD I )为主要原料,以二乙烯三胺(D ET )、环氧氯丙烷(ECP )、马来酸酐(M A H )等为亲水单体,通过丙酮法制得了稳定的含蓖麻油的水性聚氨酯.研究了亲水单体含量对水性聚氨酯的粘度、稳定性、乳液成膜的干燥时间以及漆膜的耐水性的影响.结果表明,当亲水单体含量为12%～24%时,可以显著地提高聚氨酯漆膜的耐水性.关键词:蓖麻油;水性聚氨酯;合成;性能中图分类号:TQ 633.436 文献标识码:A含蓖麻油的水性聚氨酯是由聚醚、异氰酸酯、扩链剂等构成的一种稳定的聚氨酯乳液.蓖麻油是脂肪酸的三甘油酯,脂肪酸中90%是蓖麻油酸(92烯基2122羟基十八酸),分子结构中带有羟基,部分官能度为3,平均官能度为2.7[1],蓖麻油这种独特的结构为其改性聚氨酯提供了理论依据,三官能度蓖麻油可作为交联剂,二官能度蓖麻油可用于代替部分聚醚或扩链剂.在溶剂型涂料领域,蓖麻油被广泛应用于聚氨酯[2]、环氧树脂[3]和不饱和聚酯[4]等树脂的改性[5～7].水性聚氨酯以水为分散介质,无甲醛污染[8],国内水性聚氨酯乳液的应用尚处于起步阶段.到目前为止,国内外报道的由聚醚多元醇和聚酯多元醇为主要始起原料合成的水性聚氨酯的漆膜在耐水性方面还有不足之处,影响了在涂料等方面的广泛应用[9].因此,寻找适宜的多羟基原料,研究开发具有良好耐水性能的水性聚氨酯已成为当前的研究热点.蓖麻油能与异氰酸酯反应,形成体型结构,可以合成高性能的聚醚聚氨酯材料,此外,蓖麻油组分中长链非极性脂肪酸链赋予漆膜良好的疏水性能,同时给予高分子链良好的应力松弛,赋予涂层良好的柔软性和耐曲挠性以及耐寒性.本研究试图在常规的聚醚聚氨酯乳液中引入蓖麻油,以提高其耐水性能.还探讨了不同亲水单体用量对含蓖麻油的水性聚氨酯(w aterbo rne po lyu rethane con tain ing casto r o il ,W PU C )的稳定性、漆膜的耐水性的影响,同时也对漆膜的干燥性能进行了实验.1 实验部分1.1 试剂蓖麻油、丙酮、二乙烯三胺(diethylene triam ine ,D ET ),CP ,汕头市光化化学厂;聚醚N 2210(M n =1000),工业品,山东东大化学公司;甲苯二异氰酸酯(to luene diisocyanate ,TD I ),实验试剂,上海五联化工厂;环氧氯丙烷(epoxy ch lo rop ropane ,ECP ),A R ,南京中原化工厂;马来酸酐(m aleic anhydride ,M A H ),A R ,上海试剂三厂;N aOH ,A R ,上海五联化工厂;去离子水,实验室自制.1.2 水性聚氨酯的合成第28卷第2期2003年6月广西大学学报(自然科学版)Journal of Guangxi U niversity (N at Sci Ed )V o l .28,N o.2 June,2003 α收稿日期:20020120;修订日期:20020228作者简介:刘煜平(19602),男,广西灵山人,工程师,从事高分子材料和环境保护研究.69广西大学学报(自然科学版)第28卷 在四口圆底烧瓶中加入一定量的聚醚N2210和蓖麻油,搅拌,在120℃下减压脱水2h,冷却至室温,加入计算量的TD I,升温至80℃,保温4h,直到N CO含量不再变化时停止反应,冷却到室温,加入定量的丙酮稀释,得预聚体A.在另一反应瓶中加入比例量的D ET,滴加预聚体A,40m in内滴完;接着滴加适量的ECP的丙酮溶液(质量比1∶2),20m in内滴完;然后滴加适量的M A H的丙酮溶液(质量比1∶5),20m in内滴完,得到浅黄色乳状液.升温至60℃,保温反应1.5h,降温,加入定量的N aOH水溶液,搅拌1h,得到含丙酮的水性聚氨酯,pH值为8～9.在55℃下减压抽取有机溶剂,用去离子水调整固含量为24%左右,可得到稳定的水性聚氨酯.1.3 性能测试1.3.1 漆膜耐水性 取适量乳液均匀涂覆于玻璃板上,室温干燥成膜,剪成2c m×2c m的方型,称重(W1),置于蒸馏水中浸泡24h,取出后用滤纸吸干上面的水分,称重(W2),计算在水中的吸水率,取同样组分的乳液在110℃下成膜后称重浸入水中,同上.计算公式如下:吸水率=(W22W1) W1×100%1.3.2 稳定性 室温下在离心机中以4000r m in运转10m in,立即观察水性聚氨酯是否有分层聚沉的情况,主要考察其机械稳定性.1.3.3 粘度 在25℃下用NDJ21型旋转粘度计测量.1.3.4 固含量 按GB1725—1989测定.1.3.5 成膜干燥时间 按GB1728—1989测定.2 结果与讨论2.1 亲水单体对W PU C稳定性及粘度的影响W PU C是通过在主链上引入亲水性的非离子基团和阴离子基团得到的,因此,引入亲水基团的ECP和M A H的含量将直接影响到W PU C的稳定性.固定聚醚与蓖麻油的用量,按一定比例改变ECP 和M A H的用量,随着亲水单体(ECP+M A H)含量的不同,所得W PU C的性能变化见表1.从表1可见,随着亲水单体含量的增加,W PU C的稳定性逐渐增强,可在离心机中以4000r m in 离心分离10m in无凝胶聚沉.W PU C的粘度由亲水单体含量为12.0%的569m Pa・s降低为36.0%的9.52m Pa・s.预聚物分散在水中以后,疏水的分子链受亲水基团的挤压卷曲,形成乳胶颗粒的核,带有阴离子和非离子的亲水基团则位于颗粒表面,朝向水中.W PU C的粘度随亲水单体的含量减小而增大,这与常规方法制备的水性聚氨酯刚好相反.丁莉等人[10]曾以二羟甲基丙酸(DM PA)作为扩链剂制备水性聚氨酯,发现随亲水单体用量的增加,水性聚氨酯粘度增大.产生差别的原因可能是由于非离子亲水单体的存在与水形成氢键,在一定程度上破坏了胶乳离子的双电层,使电凝滞效应减弱,二者共同作用又增加了与水的共溶性,使得W PU C的粘度随亲水单体用量的增加而减小.此外,由W PU C23与W PU26比较可知,蓖麻油的加入可以提高水性聚氨酯乳液的稳定性.表1 不同亲水单体用量对W PU C稳定性的影响样品ECP+M A H3 %固含量 %粘度 m Pa・s稳定性外观W PU C219.0——全部聚沉马上分层W PU C2212.023.7569.0少量聚沉黄色乳液W PU C2318.024.232.93无聚沉浅黄乳液W PU C2424.024.823.76无聚沉浅黄溶液W PU C2536.025.29.52无聚沉棕红溶液W PU263318.024.530.60少量聚沉浅黄乳液3 ECP——环氧氯丙烷,M A H——马来酸酐,ECP+M A H——亲水单体占聚氨酯的质量百分比;33W PU26——为不含蓖麻油、以同种亲水单体合成的水性聚氨酯.2.2 亲水单体对W PU C干燥时间的影响W PU C的成膜时间见图1.从图1可见,W PU C成膜的表干时间随着亲水单体含量增加而延长,图1 亲水单体含量对W PU C 成膜干燥时间的影响W PU C 由亲水单体含量为12.0%时的140m in 延长为36.0%时的205m in .而实干时间在亲水单体含量为24.0%时达到最小值,增加或减少都会延长干燥时间.一般来说,水分的挥发是影响干燥时间的主要因素,水分子在高分子乳液中主要以3种形式存在:游离水,含量最多;结合水,含量次之;凝胶水,含量最低.由于加水乳化前,体系为油相,随着水的加入,发生相反转.乳化时疏水链首先接触水,相反转时会有一部分水随着疏水链的卷曲被包裹在聚氨酯乳胶粒中,这部分水的含量与亲水单体有关.亲水单体增加,相反转所需时间短,凝胶水含量低.表干时间主要与游离水的挥发速度有关,也在一定程度上受到结合水的影响.因此,表干时间差别不大,且随着亲水单体含量减少而缩短;实干时间主要由结合水和凝胶水决定,其中凝胶水起主要作用.凝胶水的挥发包括两个过程[11]:凝胶水扩散到乳胶粒子表面形成氢键;氢键断裂时水分挥发到空气中.亲水基团含量减少,含有的凝胶水增多,挥发所需时间长,而随亲水基团含量减少,结合水含量少,挥发所需时间就短.所以,二者共同作用的结果使体系随亲水单体含量增加,实干时间先增大,接着降低,在24%处出现极小值,之后实干时间随亲水单体含量增加而增大.2.3 亲水单体对W PU C 膜耐水性的影响采用两种方法测量W PU C 膜的吸水率.一种为室温成膜后直接测量,另一种为室温成膜后在110℃下烘4h ,以增强膜的交联度,提高耐水性.亲水单体(ECP +M A H )的含量不同,对膜耐水性的影响见表2.由表2可知,亲水单体含量越高,漆膜的吸水率越大.W PU C 漆膜吸水率由亲水单体含量为36.0%的溶胀降低到含量为12.0%时的11.6%.从结构上看,聚氨酯分子链上含有酯基、醚键、亚甲基、羟基和羧基阴离子等,这些离子中的羟基和羧基阴离子的亲水性最强,吸附水的能力也最强.因此,亲水基团越多,膜吸附的水就越多,耐水性就差.此外,当体系中不加入蓖麻油、以同种亲水单体合成的水性聚氨酯的耐水性较差,W PU 26与W PU C 23相比,蓖麻油的加入使漆膜的吸水率由81.0%降低到14.0%.表2 亲水单体对聚氨酯膜耐水性的影响样品ECP +M A H%浸水后胶膜形态吸水率(室温) %吸水率(110℃) %W PU C 2212.0不变11.63.4W PU C 2318.0微白48.714.0W PU C 2424.0发白116.045.0W PU C 2536.0溶胀溶胀62.0W PU 2618.0溶胀溶胀81.03 结 论含蓖麻油的水性聚氨酯的稳定性随亲水单体含量的增加而增强,粘度随之降低.漆膜的表干时间随着亲水单体含量减少而缩短;实干时间在亲水单体含量为24%时达到最小值.亲水单体的含量越高,漆膜的吸水率越高,加热成膜,能明显提高耐水性.加入蓖麻油可显著地提高水性聚氨酯漆膜的耐水性,当亲水单体含量在12%～24%的范围内,可以合成漆膜耐水性良好且稳定的含蓖麻油的水性聚氨酯.参考文献:[1] 李绍雄,刘益军.聚氨酯胶粘剂[M ].北京:化学工业出版社,1998.79第2期刘煜平等:含蓖麻油的水性聚氨酯乳液的稳定性和膜的耐水性研究89广西大学学报(自然科学版)第28卷 [2] 马 嵩,马荣堂,等.聚丙烯酸丁酯 蓖麻油聚氨酯半互穿弹性体网络研究[J].高分子学报,1992,(4):4442450.[3] 高 南,于志钢,等.聚氨酯 聚甲基丙烯酸酯离聚型互穿网络聚合物网络的研究[J].涂料工业,1994,(1):8212.[4] 梁春群,谢洪泉.蓖麻油聚氨酯 不饱和聚酯互穿网络聚合物作伪带锈涂料的性能[J].涂料工业,1993,(2):123.[5] H uchand D S,Cooper S L.D ynam ic m echanical p roperties of po lyurethane elastom ers[J].Po lym er Eng Sci,1971,11(5):4322436.[6] 林惠文.浇注型聚氨酯弹性体的组成结构对机械性能的影响[J].聚氨酯工业,1987,(2):11.[7] 林志勇.TD I基聚氨酯软段结构与性能的关系研究[J].聚氨酯工业,1997,(1):16.[8] 李康球.木材工业用胶粘剂在持续发展中[J].中国胶粘剂,1997,7(3):35237.[9] 杨昌跃,陶敏,等.耐水解聚酯型PU水乳液的合成与性能研究[J].皮革化工,2000,(3):24227.[10] 丁 莉,杲 云.水性聚氨酯胶粘剂结构与性能的研究[J].功能高分子学报,1999,17(3):95299.[11] V ISSCH ER SM,LAV EN J,et al.Fo rces operative during fil m fo r m ati on from latex dispersi ons[J].P rogress inO rganic Coatings,1997,31(4):3112323.Study on stab il ity of em ulsion and wa ter-resistance of f il m forwa terborne polyurethane con ta i n i ng ca stor o ilL I U Yu2p ing1,J I AN G X in1,H uang L in1,J I N Dong2jie1,L I U Zh i2m eng1(1.R esearch Center of Po lym er M aterials&Envirom ental Engineering,DongguanU niversity of T echno logy,Dongguan523106,Ch ina;2.Zhongshan L iancheng Chem ical Industry Co L td,Guangdong Zhongshan523905,Ch ina)Abstract:In th is p aper,a k ind of w aterbo rne po lyu rethane con tain ing casto r o il(W PU C)w as syn the2 sized,po lyether glyco l(N210,M n=1000)and to luene diisocyanate(TD I)u sed as p ri m ary m aterials, diethylene triam ine,epoxy ch lo rop ropane(ECP)and m aleic anhydride(M A H)as hydroph ilic m onom ers,by acetone p rocess.Effects of the am oun t of hydroph ilic m onom ers on stab ility of em u l2 si on and w ater2resistance of the fil m w as studied fo r w aterbo rne po lyu rethane.T he resu lt show s the stab ility of em u lsi on and w ater2resistance of the fil m increase greatly w hen the am oun t of hydroph ilic m onom ers is abou t12%～24%.Key words:w aterbo rne po lyu rethane,casto r o il,stab ility,w ater2resistance(责任编辑 张晓云 刘海涛 唐汉民)。
有机硅改性蓖麻油基水性聚氨酯的制备及性能
有机硅改性蓖麻油基水性聚氨酯的制备及性能陆亚东;葛硕硕;张萍波;唐敏艳;俞晓琴;包燕敏;高学文【摘要】端羟丙基聚二甲基硅氧烷(HP-PDMS)取代部分多元醇原料蓖麻油,通过预聚体法制得植物油基水性聚氨酯(WPU).利用醇羟基和异氰酸酯基之间的反应,引入不同含量的HP-PDMS到WPU链段中,制备出WPU/HP-PDMS复合材料.同时利用全反射傅里叶变换红外光谱测试、透射电子显微镜测试、热稳定性测定、静态接触角测试及拉伸测试探讨复合材料的疏水性、热稳定性和拉伸性能的变化.结果表明,HP-PDMS成功改性蓖麻油基WPU;随着HP-PDMS含量的增加,复合材料的初始热分解温度(T5％)从225℃增加到248.5℃,同时,少量HP-PDMS的引入可以一定范围内提高材料的疏水性及拉伸强度.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2018(032)009【总页数】6页(P118-123)【关键词】端羟丙基聚二甲基硅氧烷二元醇;植物油基水性聚氨酯;预聚体法;复合材料【作者】陆亚东;葛硕硕;张萍波;唐敏艳;俞晓琴;包燕敏;高学文【作者单位】江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡214122;江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡214122;江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡214122;昆山嘉利普制版胶粘剂油墨有限公司,江苏昆山215300;昆山嘉利普制版胶粘剂油墨有限公司,江苏昆山215300;昆山嘉利普制版胶粘剂油墨有限公司,江苏昆山215300;嘉合实业(苏州)有限公司,江苏苏州215021【正文语种】中文【中图分类】TQ323.80 前言随着人们环保意识的逐渐提高以及国家各种法律、法规的更加完善，聚合物由可再生资源合成受到了广泛的重视，其中WPU的研发备受关注 [1][2]35[3-4]。
植物油作为一类常见的可再生资源，具有价格低廉、获得途径多、无毒性、不会造成污染、可生物降解等优点，并且含有较高的羟基官能度，可直接与异氰酸酯反应，改善WPU的性能[5-6]。
蓖麻油基智能聚氨酯防水透湿整理剂的制备及性能研究
蓖麻油基智能聚氨酯防水透湿整理剂的制备及性能研究摘要：为了提高聚氨酯防水透湿整理剂的耐水性能和透湿性能，本文以环保的蓖麻油为原料，制备了蓖麻油基聚氨酯，利用纳米技术和表面活性剂技术，成功地制备了蓖麻油基智能聚氨酯防水透湿整理剂。
通过对该整理剂的性能测试，发现该整理剂具有较好的防水性能和透湿性能，其耐水性能可达到水淋透气等级，透湿性能可达到透气等级。
同时，该整理剂的应用范围广泛，可用于纺织品、车内装饰、家具等领域。
关键词：蓖麻油，聚氨酯，防水透湿，整理剂，性能研究。
1. 前言聚氨酯防水透湿整理剂是一种具有广泛应用前景的高新技术产品。
在纺织品、车内装饰、家具等领域，聚氨酯防水透湿整理剂可以有效地增强材料的耐水性能和透湿性能，提高产品的质量和使用寿命。
目前，聚氨酯防水透湿整理剂已经成为纺织工业和化工工业领域的一个热门研究方向。
然而，传统的聚氨酯防水透湿整理剂存在一些问题，如防水性能和透湿性能不够稳定、材料的耐久性不高等。
因此，如何提高聚氨酯防水透湿整理剂的性能一直是研究者们需要解决的难题。
2. 实验方法2.1 材料本实验所采用的材料包括蓖麻油、聚醚型聚氨酯、二异氰酸酯、乙二醇、聚氧乙烯硅烷、蒸馏水、表面活性剂等。
2.2 制备蓖麻油基聚氨酯将聚醚型聚氨酯和蓖麻油在一定比例下溶解，加入一定量的二异氰酸酯作为交联剂，经过一定时间的混合反应，制备出蓖麻油基聚氨酯。
2.3 制备蓖麻油基智能聚氨酯防水透湿整理剂将制备好的蓖麻油基聚氨酯溶解在乙二醇中，并加入一定量的聚氧乙烯硅烷和表面活性剂，利用纳米技术和表面活性剂技术，制备出蓖麻油基智能聚氨酯防水透湿整理剂。
2.4 性能测试对制备好的蓖麻油基智能聚氨酯防水透湿整理剂进行性能测试，包括防水性能测试和透湿性能测试等。
3. 结果与分析3.1 蓖麻油基智能聚氨酯防水透湿整理剂的性能本实验成功地制备了蓖麻油基智能聚氨酯防水透湿整理剂，并对其性能进行了测试。
测试结果显示，该整理剂具有较好的防水性能和透湿性能。
5蓖麻油聚氨酯及其环氧互穿网络胶粘剂的制备与性能研究
ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｅｘｃｅｓｓ－ＮＣＯ
ｃｏｎｔｅｎｔ，ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ
ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｏｎ
ｏｔ舭
８ｎｄ
ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ
ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ ｉｎｄｅｘ ＮＣＯ／ｏＨ
ｔｈｅ ｔａｃｋ
ｔ硫ｅ，ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ，ａｄｈｅｓｉｏｎ
ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｄａｍｐｉｎｇ
武汉理工大学 硕士学位论文 蓖麻油聚氨酯及其环氧互穿网络胶粘剂的制备与性能研究 姓名：贾金荣 申请学位级别：硕士 专业：材料加工工程 指导教师：秦岩 201206
摘
要
聚氨酯胶粘剂由于其优异的耐低温性、耐油性、耐冲击及耐磨性，广泛用 于石化、汽车、建筑及航空航天等领域。但是现今聚氨酯胶粘剂工业大多采用 的是石油基多元醇，对石油资源依赖严重。本论文采用可再生的蓖麻油制备聚 氨酯及其环氧互穿网络胶粘剂，希望在可再生资源在胶粘剂领域做一些探索工 作。具体研究内容如下： （１）采用预聚法制备了一种双组份蓖麻油聚氨酯胶粘剂，分析了预聚体中 ＮＣＯ含量、预聚体粘度及其结构；随后着重分析了异氰酸指数ＮＣＯ／ｏＨ对蓖麻油 聚氨酯胶粘剂的表干时间、粘度、粘接强度、耐热性、阻尼性能及胶膜力学性 能的影响。结果表明，预聚体的最佳反应温度和时间为７０℃和２ｈ；当预聚体中 ＮＣＯ／ＯＨ＝Ｉ．６，两组份比例为５：３时候，胶粘剂的各项综合性能最佳，其表干时 间为１３ｈ，对金属的剪切强度为０．９０３ＭＰａ，５％质量损失温度为２２５．１℃，阻尼温 宽为４０℃，拉伸强度为０．８７４ＭＰａ，断裂延伸率为１６８％。该蓖麻油聚氨酯胶粘剂 成本低，粘度适中，在食品包装、皮革及灌封材料领域有广阔的前景。 （２）采用顺序法制备了一种蓖麻油聚氨酯／环氧互穿网络胶粘剂，用ＦＴＩＲ、 ＴＧ／ＤＳＣ、ＤＭＡ及ＳＥＭ考察了互穿网络胶粘剂的胶膜结构、耐热性、阻尼性能及内 部形貌，分析了预聚体与环氧质量比对ＩＰＮ胶粘剂的表干时间、粘度、粘接性 能及力学性能的影响。研究发现，改性后的胶粘剂对金属的粘接强度、胶膜的 耐热性、阻尼性能拉伸强度都得到了显著改善，但是其表干时间、粘度、胶膜 的韧性有所下降，且胶膜内部变得较为粗糙；当预聚体Ｐｒｅ－１．６：环氧质量比为 １：１时，胶粘剂的粘接强度、胶膜的热稳定性及阻尼性最佳，该ＩＰＮ胶粘剂可望 用于建筑结构胶粘剂。
蓖麻油改性聚醚型水性聚氨酯乳液的性能
JIANG Hongquan，SONG Zhanqian，SHANG Shibin，YIN Yanbai
（Institute of Chemical Industry of Forest Products，CAF；National Engineering Lab for Biomass Chemical Utilization； Key and Open Laboratory on Forest Chemical Engineering，SFA，Nanjing 210042，Jiangsu，China）
用上海天平仪器厂的 NDJ-7 型数字黏度计，测 得分散体在（25 ℃）时的黏度。
1.3.2 粒径测定 采用 BT-9300H 型激光粒度分布仪检测乳液粒
径，折射率设定为（1.520+0.100）i，介质折射率设 定为 1.333。 1.3.3 胶膜的制备
将乳液在聚四氟乙烯盘中流延成膜，室温（20 ℃）下放置 24 h 后，放入烘箱中，于 80 ℃烘 2～3 h，制得厚度约 1 mm 的胶膜。 1.3.4 拉伸强度与断裂伸长率的测试
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化工进展
2010 年第 29 卷
蓖麻油是一种可再生的天然脂肪酸的甘油三酸 酯，脂肪酸中的主要成分为蓖麻油酸 [CH3(CH2)5CH(OH)CH2CH=CH(CH2)7COOH]，约占 88%。蓖麻油的羟基平均官能度约为 2.7，平均分子 量是 930 g/mol，羟值 156～160 mgKOH/g。目前聚 氨酯的主要原料聚酯（醚）多元醇都是来自于石油 基的衍生物，具有不可再生性，随着化石资源的日 益枯竭，利用可再生性资源来（部分）替代化石资 源已经成为目前的研究热点。
的应用[1]。常用的线性水性聚氨酯的力学性能、耐 水性及耐溶剂性等还不能满足其在涂料、胶黏剂等 应用领域的要求，部分交联结构可赋予材料更好的 力学性能和化学稳定性[2-3]。
蓖麻油聚氨酯防水涂料的制备与性能研究
蓖麻油聚氨酯防水涂料的制备与性能研究陈 为,杨 隽,何 蕾,郭芷含 (武汉工程大学材料科学与工程学院,武汉430074) 摘 要:采用可再生的蓖麻油先分别与三羟甲基丙烷(T M P)、甘油反应,再与T D I反应,生成端基为—NC O的蓖麻油基聚氨酯预聚体。
对其—NC O含量进行测试,并采用FT-I R对材料进行定性分析。
并对固化后的涂膜附着力、力学性能、耐磨性和耐水性能进行了测试。
结果表明:采用甘油醇解蓖麻油合成的聚氨酯性能较好,其最佳反应时间为3～4h,反应后—NCO含量为4190%～5132%,体系在-10～40℃能固化成膜,且成膜物有较好的防水性能和力学性能。
关键词:蓖麻油;聚氨酯;防水性能;力学性能中图分类号:T Q63017 文献标识码:A 文章编号:0253-4312(2009)09-0029-03Study on Prepara ti on and Property of Ca stor O il-Ba sedPolyurethane W a terproof Coa ti n gsChen W ei,Yang Jun,He Lei,Guo Zhihan(School of M aterial Science and Engineering,W uhan Institute of Technology,W uhan430074,China) Abstract:the cast or oil-polyurethane p repoly mer with ter m inal—NCO gr oup were synthesized fr om re2 ne wable cast or oil,tri m ethyl ol p r opane,glycerin and T D I as ra w materials.The—NCO content of the p re2 poly mer were tested.The structure of materials were characterized by FT-I R.The fil m adhesi on,mechani2 cal perfor mance,water p r oof p r operty and abrasi on resistance were als o tested.The results indicates that when the—NCO content of cast or oil-polyurethane p repoly mer ranges fr om4190%～5132%,the syste m can be cured at-10～40℃,with good water p r oof and mechanical p r operties. Key W ords:cast or oil;polyurethane;water p r oof p r operty;mechanical p r operty0 引 言随着石油资源的短缺和人们环保意识的加强,以天然产物及其衍生物等可再生资源为基础的聚合物获得人们的广泛关注,其中蓖麻油型聚氨酯是近年来在我国崭露头角的一种新型高分子涂料。
蓖麻油改性封端型水性聚氨酯的制备及性能研究
关键 词 ：蓖麻 油 ； 性聚氨 酯 ； 端型 ； 水 封 环境 友好 中 图分 类号 ： Ｑ ２ ６ ３ Ｔ ４ ． 文献 标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：１０ ０ ５—１０ （ ０ １ ０ ０ ３ ０ ９ ２ ２ １ ） ６— ０ ５— ４ 司 ； 乙胺 （ Ｅ ， 析 纯 ， 三 Ｔ Ａ） 分 上海 陵 尔 化工 有 限公 司 ；
Ｄ Ａ和 ｃ ＭＰ ｏ加入 量对 ＷＰ Ｕ乳 液和胶膜性 能的影 响 ， 并采 用 Ｆ ． ｒＩ Ｒ和 Ｄ Ｃ对 其进行 了表征 。结果表 Ｓ
明 ， Ｏ的加入 能使 胶膜 的热稳定性 和拉 伸 强度 提 高 、 Ｃ 断裂伸 长 率和 吸水 率 降低 ； 值在 １４—１７ 当 ． ．
之 间 、 ＭＰ Ｄ Ａ质量 分数 为 ３ ２ 一 ． ％ 、 ０添加 量为 ７ ５ 一ｌ． ％ 时 ， 液的综合性 能较 好 。 ．％ ６３ Ｃ ．％ １２ 乳
２ １ 年第 ２ ０１ ６卷 第 ６期
２ １ Ｖ ｌ２ ． ０１ ． ０ ＿ ６ Ｎｏ ６
聚 氨 酯
工 业
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Ｐ ＹＵ ＴＨＡＮＥ Ｉ ＯＬ ＲＥ ＮＤＵ Ｔ Ｙ Ｓ Ｒ
３ ・ ５
蓖 麻 油 改性 封 端 型 水 性 聚 氨酯 的 制 备及 性 能 研 究
于伟 岸 李青山 洪 伟 吕珍珍
ＭＤ ， 业 级 ， 台万 华 聚 氨 酯 股 份 有 限公 司 ； Ｉ工 烟 聚 乙二 醇 （ Ｅ Ｍ ００ ， 析 纯 ， Ｐ Ｇ， ＝１０ ） 分 天津 市 锦 源 进 出 口贸易 有 限公 司 ； 麻 油 （ Ｏ） 工 业 级 ， 值 为 蓖 Ｃ ， 羟 １０ｍ Ｋ Ｈ ｇ北 京西池 欧化工原料销 售有 限责任公 ６ ｇ Ｏ ／ ，
非极性 脂 肪酸链 ， 赋予 涂 膜 良好 的疏 水 性 能 和耐 可
蓖麻油改性的水性聚氨酯涂料的制备及其防蚀性能
Ｐｒ ｐａ ａ ｉ ｎ ａ ｅ ｒ ｔｏ ｎｄＡｎｔｃ ｒ ｏｓｏ ｒｏ ｍ ａ ｅｏ ｓｏ ｉ Ｍ ｏ ｉ ｅ ａ ｅ ｂｏ ｎｅ ｉ ｏ ｒ ｉ ｎ Ｐｅ ｆ ｒ ｎｃ ｆＣａ ｔ ｒＯ ｌ ｄ ｆ ｄＷ ｔｒ ｒ ｉ Ｐｏｙｕ ｅ ｈａ ｅＣｏ ｔｎ ｓ ｌ ｒ ｔ ｎ ａ ｉｇ
Ｌｉ Ｘｕｅ ｉｎ Ｓ ｅ ｌａ ｇ， ｕｎＷ ｉ
（ｃ ｏ ｌ ｆ ｈ ｍｉａ Ｅ ｇｎｅｉｇＡｎ ｕ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆ ｏ ｔ ｌ ｂｅ ｈ ｍｉ ｒ ｅｃｉｎａ ｄ ｔｒ ｌ ｈ ｍｉａ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｅ ｃ ｌ ｎ ｉｅｒ ， ｈ ｉ ａｏａｏｙｏ ｎｒ ｌ ｌ Ｃ ｅ ｓ ｙＲ ａｔ ｅ ａ Ｃ ｅ ｃｌ Ｃ ｎ Ｋｅ Ｃ ｏａ ｔ ｏ ｎ Ｍａ ｉ Ｅ ｇｎ ｅ ｎ ， ｅｅＵｎｖ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｈ ｆｉ ３ ０ ９ Ｃ ｉａ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｈ ｆｉ ｉｅｓ ｙ Ｔ ｃｎ ｌｇ ， ｅｅ ２ ０ ０ ， ｈｎ ） ｉ ｔｏ
…
【 要】 摘 以可荐生的蓖麻油和环氧树脂改性水性聚氨酯，研究７涂膜豹耐水性能等 ， 改性后的水性聚氨鬻吸水率下降 为 ３ ，耐水性好。 ≤ ％ 对该树脂所制成的富锌防腐涂辩进行了腐蚀电位和电 化学阻抗谱 Ｉ 的测试分析 ， ｓ ） 考察了富锌涂层在 纛 ％Ｎ ｃ ａｌ 溶液中的电化学行为， 结果表翡 耐水性的提高导致蓖麻油改性的水性聚氨酸富锌涂料耐蚀性的改进。 。 ｊ ≯ ０ … ？ 【 哭麓调冰 性聚氨彦 蓖麻油 ￣ Ｊ ｉ Ｉ；防腐蚀性 。 ｌ ：Ｓ ｌ Ｅ ｔ １ ． 。 量 曩 一
２１ ０ ０年 第 ５ 期 第３ ７卷 总第 ２ ５期 ０
蓖麻油改性多元醇型水性聚氨酯木器涂料底漆和面漆的配方设计和应用
2021 年 02 月第 36 卷 第 02 期CHINA COATINGS February 2021中 国 涂 料Vol.36 No.0250XXXXXX收稿日期：2020-10-12作者简介：刘杰华（1974–），女（汉族），河北青县人。
工程师，大专，主要从事水性聚氨酯木器涂料、皮革涂饰剂的研发、实验、配方调整及应用工作。
蓖麻油改性多元醇型水性聚氨酯刘杰华，张世强（山东沾化神茂皮革助剂公司，山东滨州 256800）Formulation Design and Application of Castor-oil-modified Polyol-type Waterborne Polyurethane Wood CoatingsPrimer and TopcoatAbstract: This paper mainly studies the formula design requirements and application comparison of castor-oil-modified polyol-type waterborne polyurethane emulsion used as wood coatings primer and topcoat. The use of castor-oil-modified polyol, isocyanate, and DMPA in the formula has been further optimized. The waterborne polyurethane wood primer and topcoat thus obtained exhibit better rubbing, solvent resistance, and quick drying while maintaining other excellent properties, further expanding the waterborne wood coatings market.Key words:waterborne wood coatings primer, waterborne wood coatings topcoat, waterborne polyurethane, castor-oil-modified polyol,isocyanate, DMPA摘 要：主要研究了用蓖麻油改性多元醇型的水性聚氨酯乳液作为木器涂料底漆和面漆使用时的配方设计要求和应用比较，并对配方中的蓖麻油改性多元醇、异氰酸酯、二羟甲基丙酸（DMPA ）的使用进行了深化的配方优化，以此制得的水性聚氨酯木器底漆和面漆在保持其他性能优异的同时体现出了更好的打磨性、耐溶剂性、快干性等性能，进一步开拓了水性木器涂料的市场。