水性聚氨酯涂料的改性方法
丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展
丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展丙烯酸酯改性水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane Modified with Acrylic Acid Ester）在近几年中引起了广泛的关注。
它具有优异的性能和广泛的应用领域，是一种有潜力的高性能材料。
本文将对丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展进行综述，从合成方法、性能调控以及应用领域三个方面进行阐述。
一、合成方法丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成方法主要有两种：乳化聚合法和分散聚合法。
乳化聚合法是通过将水溶性聚氨酯与丙烯酸酯在乳化剂存在下进行共聚反应得到。
此方法具有简单、操作方便、反应温度低等优点，合成的产品分散性好、性能稳定。
而分散聚合法则是通过将聚氨酯与丙烯酸酯分散在共溶剂中共同聚合得到。
此方法可控性好，可以通过改变反应条件来调控产品性能。
二、性能调控丙烯酸酯改性水性聚氨酯的性能可以通过改变聚氨酯段的结构以及调整丙烯酸酯的添加量来进行调控。
聚氨酯段的结构对材料的力学性能、热稳定性和抗水性能有着重要影响。
起硬段物中低分子量杂链段的引入可以改善力学性能，增强材料的耐磨性和拉伸强度。
而丙烯酸酯的添加可以改善水性聚氨酯的柔软性、耐磨性和耐化学性能。
此外，可以通过调整反应条件和配比来控制水性聚氨酯的粒径大小，进而调控粒子分散性和粘度。
三、应用领域丙烯酸酯改性水性聚氨酯在涂料、胶黏剂和封堵剂等领域具有重要的应用价值。
在涂料领域，丙烯酸酯改性水性聚氨酯可以用于喷涂涂料、木器涂料和工业涂料等。
它具有优异的附着力、硬度和耐候性，且不含有机溶剂，对环境友好。
在胶黏剂领域，丙烯酸酯改性水性聚氨酯可用于水性胶黏剂、纸张粘合剂和电子封装材料等。
它具有良好的粘接性能、拉伸强度和抗黏性，可满足不同应用场景的需求。
在封堵剂领域，丙烯酸酯改性水性聚氨酯可用于混凝土修补、管道封堵和地下工程封堵等。
它具有优异的粘接性能、流变性能和耐水性能，可在复杂的工程环境下有效封堵。
综上所述，丙烯酸酯改性水性聚氨酯在合成方法、性能调控和应用领域等方面取得了一定的研究进展。
改性聚氨酯实验报告
一、实验目的1. 了解聚氨酯的化学性质和改性方法；2. 掌握有机硅、丙烯酸酯等改性剂对聚氨酯性能的影响；3. 分析改性聚氨酯的力学性能、耐水性、耐溶剂性等指标；4. 为聚氨酯材料在涂料、胶粘剂等领域的应用提供理论依据。
二、实验原理聚氨酯是一种具有优异性能的高分子材料，具有耐磨、耐腐蚀、柔韧性好等特点。
通过引入有机硅、丙烯酸酯等改性剂，可以进一步提高聚氨酯的性能，扩大其应用范围。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 聚氨酯树脂：A、B组分；- 有机硅改性剂：甲苯二异氰酸酯、有机硅改性聚醚多元醇、1,4-丁二醇；- 丙烯酸酯改性剂：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯；- 水玻璃改性剂：多苯基多亚甲基多异氰酸酯（PAPI）、水玻璃；- 双重改性剂：SCASD、E-44；- 催化剂：催化剂A、催化剂B；- 混合溶剂：甲苯、丙酮。
2. 实验仪器：- 真空干燥箱；- 热压机；- 电子万能试验机；- 耐水性测试仪；- 耐溶剂性测试仪；- 扫描电镜（SEM）；- 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）。
四、实验方法1. 有机硅改性聚氨酯的制备：（1）将甲苯二异氰酸酯、有机硅改性聚醚多元醇、1,4-丁二醇按一定比例混合，搅拌均匀；（2）加入催化剂A，升温至一定温度，反应一定时间；（3）冷却至室温，加入混合溶剂，搅拌均匀。
2. 丙烯酸酯改性聚氨酯的制备：（1）将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯按一定比例混合，搅拌均匀；（2）加入聚氨酯树脂A、B组分，搅拌均匀；（3）加入催化剂B，升温至一定温度，反应一定时间；（4）冷却至室温，加入混合溶剂，搅拌均匀。
3. 水玻璃改性聚氨酯灌浆材料的制备：（1）将PAPI、水玻璃按一定比例混合，搅拌均匀；（2）加入聚氨酯树脂A、B组分，搅拌均匀；（3）加入催化剂B，升温至一定温度，反应一定时间；（4）冷却至室温，加入混合溶剂，搅拌均匀。
4. 双重改性聚氨酯丙烯酸酯的制备：（1）将SCASD、E-44按一定比例混合，搅拌均匀；（2）加入聚氨酯树脂A、B组分，搅拌均匀；（3）加入催化剂B，升温至一定温度，反应一定时间；（4）冷却至室温，加入混合溶剂，搅拌均匀。
水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究
水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究摘要：水性聚氨酯（PU）乳液是一种广泛应用于涂料、胶粘剂、纺织品、皮革等领域的材料。
然而，由于其机械性能、耐久性和稳定性方面的局限性，对PU的改性研究成为目前研究的热点之一。
本文以聚醚型水性PU乳液为基础，通过丙烯酸酯的引入，制备了一种新型的聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液，并对其性能进行了改性研究。
一、引言水性PU乳液具有优异的物理和化学性能，但其力学性能和耐久性方面还有待改善。
丙烯酸酯（AC）是一种具有良好耐候性和耐磨性的聚合物，将AC引入PU乳液中可以显著改善其力学性能和耐久性。
二、实验方法1. 制备聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液通过改变聚醚多元醇/二异氰酸酯（IPDI）的配比、丙烯酸酯的引入量以及反应温度和时间等条件，制备了一系列聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液。
2. 表征方法使用红外光谱（FTIR）、动态力学热分析（DMA）、扫描电子显微镜（SEM）等技术对制备的复合乳液进行表征。
3. 性能测试对复合乳液进行力学性能、耐久性和稳定性等性能测试，比较原有PU乳液和复合乳液的差异。
三、结果与讨论1. FTIR分析结果表明，丙烯酸酯成功引入到PU乳液中。
2. DMA测试结果显示，引入丙烯酸酯后，复合乳液的玻璃化温度和弹性模量显著提高，表明其力学性能得到了改善。
3. SEM图像显示，复合乳液中的丙烯酸酯形成了均匀分散的微观颗粒，有助于提高涂膜的物理强度和粘附性能。
4. 力学性能测试结果表明，复合乳液的抗张强度、弹性模量和断裂伸长率都有明显的增加。
5. 耐久性测试结果表明，复合乳液具有更好的耐候性和耐磨性。
6. 稳定性测试结果表明，复合乳液具有良好的贮存稳定性，不易发生乳化分离现象。
四、结论通过将丙烯酸酯引入水性PU乳液中，制备了一种新型的聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液。
通过对其性能进行测试与分析，发现复合乳液具有优异的力学性能、耐久性和稳定性。
水性聚氨酯木器涂料改性研究进展
１ １ 水 性聚 氨酯 分散体 的 制备方 法 ． 聚 氨酯 水分 散体是 一类 分散在 水 中溶胀 的聚 氨酯 粒 子 ， 粒 径 范 围 为 ０ ０ ～５／ 制 备方 法 其 ．１ ． ｔ ｍ， 通 常有 强制乳 化 法和 自乳化 法 。强制 乳化法 是将 聚氨 酯 预聚物 缓 慢 加 入 到含 乳 化 剂 的 水 中 ， 成 形
由于 丙酮法 生 产 工 艺 较 简单 ， 目前 国 内水性 聚 氨
酯 的生 产基本 都采 用此 法 。此法 存在 的缺点 则是 丙 酮 回收时 易挥发 ， 有着 火危 险 ， 且 回收 的丙酮溶 剂 难 以利用 ， 而且 生 产效率 低 、 能耗大 、 成本 较高 。 预 聚 体 分 散 法 则 是 先 制 备 含 亲 水 基 团 并 带 有
粗 粒 乳 液 ， 送 入 均 化 器 形 成 粒 径 适 当 的乳 液 。 再
人们 环保 、 能源 意识 的增 强 ， 性木 器涂料 得 到迅 水 猛的发 展 ｌ 。 目前 ， ３ Ｊ 水性 木 器 漆 已成 功应 用 于 家 庭装修 和普 通 家具 上 ， 正在 扩大 其市场 占有 率 。 并
为 了净化 人 类 的生 存 环境 ， 国环 保 法 对 涂 各 料体 系 中有 机挥 发物 （ ｃ） ｖｏ 含量 的严格 限制 ｌ ２ １ ． Ｊ 促进 了 以水 性 涂 料 为 代 表 的 低 污 染 型 涂 料 的 发
展 。木 器涂 料是 涂 料 工 业 的 重要 组 成 部 分 ， 着 随
件下 自发 分散 形 成 乳 液 。根 据 扩链 反应 不 同 ， 自
分散体 涂料 、 聚氨 酯 水 分 散体 涂 料 和 双组 分 聚氨 酯涂料 等 。水 性 醇 酸漆 在 贮 存 过 程 中会 水 解 ， 钴
水性聚氨酯及其改性方法
水性聚氨酯及其改性方法水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，WPU）是一种以水为分散介质的聚氨酯树脂。
相比于传统的有机溶剂型聚氨酯树脂，水性聚氨酯具有环保、无毒、低挥发性、易操作以及涂膜性能优良等特点。
因此，在目前的涂料、胶黏剂、纺织品等领域得到了广泛的应用。
水性聚氨酯的制备方法主要有两种：溶剂法和水分散法。
溶剂法是先将聚合物和有机溶剂混合，然后加入异氰酸酯单体进行反应，最后除去有机溶剂得到产品。
溶剂法制备的水性聚氨酯具有分散性好、颗粒细、粘度低等特点。
而水分散法是利用乳化剂或分散剂使聚合过程发生在水中，再通过蒸发水分形成聚氨酯分散体，最后通过过滤去除杂质得到产品。
水分散法制备的水性聚氨酯无需有机溶剂，更加环保。
1.交联改性：通过引入交联剂，如多异氰酸酯、多醇等，使聚氨酯形成三维网络结构，增强其耐磨性、耐化学品性、耐温性等性能。
2.聚合物分散法：将其他合成树脂或聚合物分散到水性聚氨酯中，形成复合体系，提高涂膜的性能，如增强耐候性、耐刮擦性、硬度等。
3.功能性改性：在水性聚氨酯体系中引入改性剂，如改善流平性和润湿性的表面活性剂、增强抗静电的导电剂等，以增强涂膜的特殊性能。
4.纳米增强：通过引入纳米颗粒，如氧化锌、氧化硅等，以增加涂层的硬度和耐用性。
5.共聚改性：将其他具有特殊功能的单体引入水的聚氨酯反应体系中，并进行聚合，以获得具有特殊性能的共聚物。
综上所述，水性聚氨酯作为一种环保、优良性能的树脂，广泛应用于各个领域。
通过不同的改性方法，可以进一步提高水性聚氨酯的性能，满足不同应用领域的需求。
随着技术的进步，水性聚氨酯的制备方法和改性方法也将不断创新和发展。
水性聚氨酯的制备及改性方法
水性聚氨酯的制备及改性方法1.原料准备：制备水性聚氨酯的主要原料包括聚醚、聚酯、异氰酸酯、链延长剂、分散剂和稳定剂等。
聚醚和聚酯可以通过聚合反应得到，异氰酸酯则可以通过对二异氰酸酯与胺类化合物的反应制备得到。
2.排列反应：将原料按照一定的配方比例加入反应釜中，首先进行排列反应。
排列反应是将异氰酸酯与聚醚或聚酯进行反应，生成预聚体。
在反应过程中，需要添加催化剂来促进反应的进行。
3.中和反应：排列反应后，需要进行中和反应。
在中和反应中，将异氰酸酯和胺类化合物进行反应，生成水性聚氨酯。
中和反应是将异氰酸酯中的异氰基与胺类化合物中的氨基进行化学反应，生成封链所需的尿素键。
中和反应需要在适当的温度下进行，并添加催化剂来加速反应的进行。
4.分散：在中和反应完成后，需要将生成的聚氨酯溶液分散到水中。
可以通过机械剪切、超声波分散等方法将聚氨酯溶液细分散于水中，形成稳定的水性聚氨酯分散体系。
在分散过程中，可以添加适量的分散剂和稳定剂，以提高分散体系的稳定性。
5.改性：(1)添加改性剂：可以向水性聚氨酯中添加改性剂，如增塑剂、助剂等，以调节聚合物的性能。
(2)添加交联剂：可以向水性聚氨酯中添加交联剂，如异氰酸酯交联剂、聚醚二异氰酸酯交联剂等，以提高聚合物的耐磨性和耐化学性。
(3)添加填充剂：可以向水性聚氨酯中添加填充剂，如无机填料、有机填料等，以改善聚合物的机械性能和耐热性能。
(4)进行交联反应：可以通过热固化或紫外固化等方法对水性聚氨酯进行交联反应，以提高聚合物的耐磨性和耐化学性。
6.应用：改性后的水性聚氨酯可用于涂料、胶黏剂、纺织品、皮革等领域。
在涂料领域，水性聚氨酯因其环保性能和优良的耐化学性能，逐渐取代传统的有机溶剂型聚氨酯涂料。
在胶黏剂领域，水性聚氨酯因其良好的粘接性能和耐候性，被广泛应用于胶水、胶带等产品中。
总之，水性聚氨酯的制备和改性方法主要包括原料准备、排列反应、中和反应、分散和改性等步骤。
通过选择合适的原料和改性方法，可以获得具有良好性能的水性聚氨酯产品，满足不同领域的应用需求。
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。
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。
反应的整个过程中，关键的是加入丙酮等溶剂以达到降低体系粘度的目的。
由于丙酮对PU 的合成反应表现为惰性，与水可混溶且沸点低，因此在此法中多用丙酮作溶剂，故名“丙酮法”。
水性聚氨酯及其改性方法
随着各国环保法规的确立和环保意识的增强，传统的溶剂型涂料中的挥发性有机化合物（VOC）的排放越来越受到限制。
因此，开发低污染环保型的水性涂料、粉末涂料、高固含量涂料和光固化涂料已成为开发的主要方向。
水性聚氨酯（PU）涂料具有良好的物理机械性能和优良的耐寒性。
但是，由于单一PU乳液存在自增稠性差，固含量低，乳胶膜的耐水性差，光泽性较差，机械强度不及丙烯酸树脂，且成本较高等缺陷，其应用受到一定的限制。
而聚丙烯酸酯（PA）乳液具有较好的耐水性、物理机械性能和耐候性能，故PU和PA在性能上具有互补性。
所以将聚氨酯乳液与聚丙烯酸酯乳液复合制备水性聚氨酯一聚丙烯酸酯（PUA）复合乳液，兼有聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液的优良特性，成本较低，具有较好的应用前景。
利用有机硅和有机氟对水性聚氨酯进行改性，将各自优点融合起来，突出了环保和高效的特点，获得了更优的特性，因而得到人们的广泛关注与快速发展。
有机硅材料具有耐高低温、耐老化、耐臭氧、电绝缘耐燃、无毒、无腐蚀和生理惰性等优异性能，因而是聚氨酯改性产品的理想材料。
另外，由于氟原子半径小，电负性强、碳氟键键能高，因此赋予了氟涂料极好的利紫外线和核辐射性、柔韧性，优良耐磨性，低表面能，高抗张强度，高电阻率和高耐候性，含氟的聚氨酯树脂涂料就是一种可常温固化的具优异性能的涂料品种。
1.2 水性聚氨酯概述聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。
凡是在高分子主链上含有许多重复的-NHCOO-基团的高分子化合物通称为聚氨基甲酸酯（Ployurethnae，简称PU）。
通常所说的聚氨酯系由二元或多元有机异氰酸酯与二元或多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互反应而得的，其大分子主链是由玻璃化温度低于室温的柔性链段和玻璃化温度高于室温的刚性链段嵌段而成的依据聚氨酯材料的本身结构，可以分为体形与线形，一般由于所用原料官能团数目的不同，可以合成体形或线形结构的高分子，如当有机异氰酸酯和多元醇化合物均为二官能团时，即可得到线形结构得高聚物，若其中之一种或两种，部分或全部具有三个及三个以上官能团时则得到体形结构的聚合物，由于聚合物的结构不同，性能也不一样，利用这些性质，聚氨酯类聚合物可以用在橡胶、塑料、纤维、涂料、猫合剂、皮革、染整纺织等方面[1]。
双酚a型二元醇改性水性聚氨酯合成及性能
双酚a型二元醇改性水性聚氨酯合成及性能
双酚A型二元醇改性水性聚氨酯合成及性能
一、双酚A型二元醇改性水性聚氨酯的简介
双酚A型二元醇改性水性聚氨酯是一种新型的水性改性聚氨酯产品，它可以被用于提高现有聚氨酯的耐磨性，抗渗透性，耐虫鼠性，抗紫外线等特性，可以有效地改善聚氨酯材料的性能。
二、双酚A型二元醇改性水性聚氨酯的合成
1、研究者采用有机反应或高分子改性，将双酚A型二元醇与聚氨酯结构相结合，生成高分子架构中的新特性。
2、其次，通过加入配体，反应物，催化剂等物质，在原有的化学链上进行反应，使得双酚A型二元醇可以更好的结合到聚氨酯结构中，从而实现最优的改性。
三、双酚A型二元醇改性水性聚氨酯及性能
1、耐磨性：加入此类物质能够增加磨损附着力，提高聚氨酯材料的耐磨性；
2、抗渗透性：该物质可以增加对液体的抗渗透，延长聚氨酯的使用寿命；
3、耐虫鼠性：改性后的聚氨酯可以增强對虫鼠等蚊蝇类的耐受性，起到防护
作用；
4、抗紫外线：双酚A型二元醇改性水性聚氨酯具有一定程度的抗紫外线、耐
候性，可以抵御一定程度的化学腐蚀，维持涂料良好的结构和性能。
四、结论
双酚A型二元醇改性水性聚氨酯是一种新型的水性改性聚氨酯产品，它可以有效提高聚氨酯产品的耐磨性，抗渗透性，耐虫鼠性，抗紫外线和耐候性，这些性能是聚氨酯材料必不可少的特性，所以双酚A型二元醇改性水性聚氨酯在工业应用
会越来越广泛。
水性聚氨酯涂料耐水改性的研究进展_刘杰
Okamoto Y等[6]采用甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酸(AA)、 丙烯酸β-羧乙酯(β-CEA)等羧基单体与甲基丙烯酸甲酯 (MMA)/丙烯酸丁酯(BA)/甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)反应，合 成出羟基丙烯酸酯树脂分散体。研究了其与交联剂 Bayhydur3100按NCO/OH摩尔比为1∶1配制的双组分聚氨 酯涂料的性能。结果表明，以MAA和AA为羧基单体的涂料 交联时易在涂膜中形成吸湿区，促使NCO与水反应产生CO2 气泡，而使用β-CEA则不易形成吸湿区，涂膜表面效果优 异；研究还发现，高酸值可以加快双组分中NCO的消耗， 提高干燥速度。
摘要：水性聚氨酯涂料的问世，适应了目前化工环 保化的趋势。然而水性聚氨酯涂料在耐水、耐溶剂、耐 候等方面表现较差。介绍了目前国内外水性聚氨酯涂料 的研究现状及改性方法：交联改性，环氧树脂改性，有 机硅改性，有机氟改性，多重改性等。最后指出了水性 聚氨酯涂料的发展趋势。
关键词：水性聚氨酯；水性涂料；聚丙烯酸酯；环 氧树脂；有机硅树脂；改性
2.3 有机硅共聚改性
有机硅树脂具有优良的耐水性、耐候性、耐酸碱性、耐 高低温使用性能和良好的机械性能，因而得到了广泛的研究 与应用。
采用化学合成方法将有机硅氧烷与聚氨酯结合起来，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，使得原本发粘的水性聚氨 酯涂膜的粘性明显下降，同时还能有效提高涂膜的硬度、耐 老化和水解性能。一般采用两种方法制备聚硅氧烷-聚氨酯 嵌段共聚物：一是端羟基的聚硅氧烷与二异氰酸酯、扩链剂 反应；二是含氨基的聚硅氧烷与二异氰酸酯、扩链剂反应。
涂料用环氧改性水性聚氨酯
Ｅｐｏ ｙ Ｍ ｏ ｉｉ ｄ Ｗ ａ ｅ ｂ ｒ ｅ Ｐｏ ｙ ｅ ｈ ｎｅ ｆ ｒ Ｃｏ ｔｎ ｓ ｘ ｄ ｆｅ ｔ ｒ ｏ ｎ ｌ ｕｒ ｔ ａ ｏ ａ ｉ ｇ
Ｌｉ ｕ， Ｄａ ｅ ｕ Ｌｉ ｉＺｈ ｎ，Ｗ ａ ｇ Ｃｕ ｃ ｉ ｎ ｉｕ ，Ｘｕ Ｇｅ ｎ ｗｅ
（ｃｏｌｆＣ ｅ ｉＯ ａ ｄＣ ｅ ｃｌ Ａ ｈ ｉ ｎ ｅ ｉ ， ｎｉｅｒ ｇ＆ ｔｅ ｅ ａｏ ｔ ｙｏ Ｓｈｏ ｏ ｈｍｓ ， ｎ ｈｍｉ ， ｎｕ Ｕ ｉ ｒｔ Ｅ ｇｎｅｉ ｔ ａ ｖ ｓｙ ｎ ｈ ｙＬ ｂｒ ｏ Ｋ ａ ｒｆ Ｅ ｖｏ ｅｔ ｒ ｎｌ Ｐ ｌ ｅ Ｍａ ｒ ｌ ｏ ｎ ｕ Ｐｏｉ ｅＨｆｉ ３０ ９ Ｃ ｉａ ｎｉ ｍ ｎ —Ｆｉ ｄ ｏ ｍ ｒ ｔｉ ｓｆＡ ｈ ｉ ｒ ｎ ， ｅ ０３ ， ｈｎ ） ｒ ｅ ｙ ｙ ｅａ ｖｃ ｅ２
ｅ ｌｉ ｎ ｋ ｅ ｔｒｎ ｍｕ ｓｏ ｅ ｐ ｎｏ ｉ ｇ—ｏ ｎ ｄ，ｗｈ ｃ ｌ ｏ ｅ ｅ ｏ ｒ ａ ｔｗｉｈ ｈ ｒ ｅ ｒｆ ｒｃ ｏ ｓｉ ｋ ｎ ｐｅ ｅ ｉｈ ｗｉｌ ｐ ｎ ｄ ｔ ｅ ｃ ｔ ａ ｄ ｎｅ ｒ ｓｌｎ ｉ ｇ，ｅ ｈａ ｃ ｎ ｈ ｏ ｎ ｎ ｉｇｔｅ ｈｒｎ ｓ ａ ｄ ｅ ｓ，ｗａｅ ｅ ｉｔｎ ｅ，ｓ ｌｅ ｔｒ ｓｓａ ｃ ｎ ｔ ｅ ｒ ｐ ｒｉｓ，ａ ｌ ａ ｔｒ ｇ ｔｂ ｌｔ ｔｒ ｒｓｓａ ｃ ｏ ｖ ｎ ｅ ｉｔｎ ｅ ａ ｄ ｏｈ ｒｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｓｗｅｌ ｓ ｓｏ ａ ｅ ｓａ ｉｉ ｙ．Ｔｈ ｓｅ ｌ ｉ ｍｕ ・ ｓｏ ａ ｓ ｄ ａ ｒ ｐｏｙ ｒ ｏ ｔｒ ｒ ｅ ｗｏ ｄ ｃ ａｉ ｇ ． Ｔ ｅ ｅ ｌｉｎ ｗａ ｈａ ａ ｔ ｒｚ ｄ ｂ Ｔ —Ｉ ｉｎ ｃ ｎ ｂｅ ｕ ｅ ｓｐ ｅ ｌｍｅ ｆｗａ ｅｂｏ ｎ ｏ ｏ ｔｎ ｓ ｈ ｍｕ ｓｏ ｓ ｃ ｒ ｃｅ ｉｅ ｙ Ｆ Ｒ． ｐ ｒｉｌ ｉｅ ａ ａｙ ｅ ａｔｃ ｅ ｓｚ ｎ ｌｚ ｒ，ＴＧＡ ｎ Ｃ． Ｔ ｘ ｅ ｉ ｎａ ｅ ｕｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔｅ ｈ ｒ ｎ ｓ ， ｔｒ ｒ ｓｓａ ｃ ａ ｄ ＤＳ ｈｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｈ ａ ｄ ｅ ｓ ｗａｅ ｅ ｉｔ ｎ ｅ， ｓ
水性聚氨酯的制备及改性方法
水性聚氨酯的制备及改性方法
一、水性聚氨酯的制备方法：
1.原位聚合法：通过在聚醚、聚酯等官能化的基料中，加入异氰酸酯类化合物，经过聚合反应形成水性聚氨酯。
2.分散聚合法：将异氰酸酯类物质预分散于水中，再与聚醚、聚酯等官能化的基料发生反应，形成水性聚氨酯。
二、水性聚氨酯的改性方法：
1.溶剂改性：将溶解介质（如乙醇、丙酮等）加入到水性聚氨酯中，通过调整溶解度和离子强度，改变聚氨酯的粘度、干燥速度等性能。
2.聚合物改性：将其他合成树脂（如丙烯酸乳液、聚酯树脂等）与水性聚氨酯混合进行共聚反应，以改善聚氨酯的力学性能、耐热性等性能。
3.环氧树脂改性：将环氧树脂加入水性聚氨酯中，通过交联反应，提高聚氨酯的耐磨性、耐溶剂性和耐冲击性。
4.硅橡胶改性：将硅橡胶加入水性聚氨酯中，形成混合胶，可以提高聚氨酯的耐候性、耐油性和抗拉强度。
5.纳米填料改性：引入纳米颗粒（如纳米二氧化硅、纳米氧化铁等）到水性聚氨酯中，通过增加界面层面，提高聚氨酯的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性。
三、水性聚氨酯的应用领域：
1.涂料与胶粘剂：水性聚氨酯可以用于木材涂料、金属涂料、塑料涂料、地板涂料、汽车涂料等领域。
2.印刷油墨：水性聚氨酯可以用于纸张印刷油墨、塑料印刷油墨等领域。
3.纤维与皮革：水性聚氨酯可以用于纺织面料的涂层、皮革的涂层和胶粘剂等领域。
4.胶黏剂与密封剂：水性聚氨酯可以用于建筑胶黏剂、汽车密封剂、电子胶黏剂等领域。
5.防腐与防护：水性聚氨酯可以用于防水涂料、防腐涂料、建筑涂料等领域。
总之，水性聚氨酯的制备及改性方法多种多样，可以根据不同需求和应用领域进行选择和调整，以获得理想的性能和性质。
水性聚氨酯的改性研究新进展
潘 季 荣 等 ： 性 聚 氨 酯 的 改 性 研 究 新 进 展 水
・ １・ ２
・ 述与 述评 ・ 综
水 性 聚 氨 酯 的 改 性 研 究 新 进 展
潘季荣 ， 黄 森 ， 肖新颜
（ 华南理工大学 化学与化工学院 ，广东 广州 ５０ ４ ） １６ ０
摘
要： 水性聚氨酯（ Ｕ） ＷＰ 广泛应 用于建筑 、 涂料 、 电气绝缘及 国防等领域 ， 但是 由于 ＷＰ Ｕ制备过程 中会 １入 亲水 １
关键词 ： 聚氨 酯改性 ； 有机硅 ；有机氟 ；丙烯酸酯
中 图 分 类 号 ：Ｑ ２ ． Ｔ ３３８ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０３— ４ ７ ２ １ ） ２— ０ １ ０ １０ ３ ６ （ ０２ ０ ０２ — ５
Ｎｅ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｏ ｉ ｃ ｔｏ ｆ Ｗ ａ ｅ ｂ ｒ ｅ Ｐ０ ｖ ｅ ｈａ ｗ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｆ Ｍ ｄ ｆ ａ ｉ ｎ ｏ ｉ ｔ ｒ ｏ ｎ ｌ ｕｒ ｔ ｎｅ
环氧 树脂 改性 、 纳米 无 机 材料 改性 等 最新 的改 性 方 法及研 究 进 展 进 行 评 述 ， 指 出 ＷＰ 并 Ｕ未 来 的 发 展 方 向。
性能 ， 广泛的应用于胶黏剂 、 纺织 、 涂料和医药等领 １ 有 机 硅 改 性
域 ¨ ２。但 是 ， 一 的水 性 聚 氨 酯 乳 液 成膜 干燥 时 Ｉ 单
ｃ ａｉ ｇ ， ｌ ｃｒｃ ｌｉ ｓ ｌ ｔ ｎ ａ ｄ ｄ ｆ ｎ ｅ ｏ ｔｎ ｓ ｅｅ ｔｉ ａ ｎ ｕ ａｉ ｎ ｅｅ ｓ ．Ｈｏ ｖ ｒ ｔ ｅ ｓ ｅ ｉ ｌｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｏ ｈ ｔ ｒ ｏ ｅ ｏｙ ｅ ｏ ｗｅ ｅ ，ｈ ｐ ｃａ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｆ ｔｅ ｗａｅ ｂ ｒ ｐ ｌｕｒ — ｎ
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
“环氧树脂改性水性聚氨酯”资料汇总
“环氧树脂改性水性聚氨酯”资料汇总目录一、木质素基环氧树脂改性水性聚氨酯的制备及其性能研究二、环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂的合成研究三、环氧树脂改性水性聚氨酯的合成研究四、丙烯酸树脂—环氧树脂改性水性聚氨酯的研制五、环氧树脂改性水性聚氨酯乳液的制备与研究木质素基环氧树脂改性水性聚氨酯的制备及其性能研究随着环保意识的日益增强，水性聚氨酯作为一种环境友好型的高分子材料，在许多领域得到了广泛的应用。
然而，水性聚氨酯的耐水性、耐化学腐蚀性等性能仍有待提高。
为了改善这些性能，研究者们开始探索如何将木质素基环氧树脂应用于水性聚氨酯的改性中。
木质素基环氧树脂的制备主要分为两个步骤：首先是木质素的预处理，包括去除杂质和降低极性；其次是环氧化的过程，通过氧化剂将木质素转化为环氧树脂。
制备得到的水性聚氨酯，其制备方法主要包括聚合物合成和乳化两个步骤。
将木质素基环氧树脂与水性聚氨酯进行混合，再通过乳化剂的作用形成稳定的水性分散体。
改性后的水性聚氨酯在物理性能、耐水性、耐化学腐蚀性等方面均有所改善。
这主要归功于木质素基环氧树脂的优良性能，如良好的耐热性、耐化学腐蚀性和绝缘性等。
木质素基环氧树脂的引入还提高了水性聚氨酯的粘附力，使其在复合材料、涂料等领域有更广泛的应用前景。
通过对木质素基环氧树脂改性水性聚氨酯的制备及其性能研究，我们发现这种改性材料具有良好的环保性能和优异的物理性能，有望成为未来水性聚氨酯的重要发展方向。
然而，如何实现木质素基环氧树脂与水性聚氨酯的均匀混合，以及如何在保持材料性能的同时降低生产成本，仍是需要进一步研究的问题。
环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂的合成研究随着环保意识的日益增强，水性聚氨酯胶粘剂因其无毒、无污染的特性，在许多领域得到了广泛应用。
然而，纯水性聚氨酯胶粘剂往往存在粘附力低、耐水性差等缺点，限制了其应用范围。
为了改善这些性能，环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂成为了研究的热点。
本文旨在探讨环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂的合成方法及其性能。
水性聚氨酯及其改性方法
水性聚氨酯及其改性方法水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，简称WPU）是将聚氨酯树脂溶解在水溶液中形成的一种高分子材料。
它具有良好的溶剂，耐久性和冲击强度，广泛应用于涂料、涂层、胶粘剂等领域。
然而，由于原生水性聚氨酯的性能不尽如人意，需通过改性方法对其进行改进以提高其性能。
首先，一种常见的改性方法是添加填料。
填料可以在聚氨酯分散体系中收集水分，防止涂层及胶粘剂在潮湿环境下失效，提高水蒸气透过性和耐水性。
常见的填料包括纳米材料、硅酸盐、氧化锌等。
纳米材料具有较大的比表面积和高的吸附性能，可以在聚氨酯分散体系中增强力学性能。
硅酸盐在填料中的应用可以提高涂料及胶粘剂的耐磨性。
而氧化锌则可以有效提高聚氨酯的抗氧化性能和耐腐蚀性能。
其次，还可以通过共聚改性方法改进水性聚氨酯的性能。
共聚改性可以使聚氨酯材料具有更高的抗冲击性、抗裂纹性和热稳定性。
通过在聚氨酯分子中引入其他共聚物，可以改变聚氨酯的分子结构，从而改善其性能。
例如，通过共聚丙烯酸树脂可以提高水性聚氨酯的附着力和耐水性。
共聚酰胺可以提高聚氨酯的热稳定性。
此外，还可以进行体系改性，即对水性聚氨酯体系中的助剂进行优化和改进。
助剂的改进可以大大改善水性聚氨酯的乳液稳定性、流变性能和表面活性。
例如，添加表面活性剂可以改善水相与油相之间的界面性质，提高分散性和乳化性。
添加分散剂可以增加颜料和填料的分散性，提高涂层的抗沉降能力。
除了上述的改性方法，还有其他一些方法可以用于改进水性聚氨酯的性能，如调整化学组成、改变物质形态和改进工艺条件等。
总之，改性方法的选择应根据不同应用领域和需要的性能来确定，以提高水性聚氨酯的性能和应用价值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水性聚氨酯涂料的改性方法33侯 薇1,2 陈 龙1,2 王安之1,2 兰延勋 吕满庚13(1.中国科学院广州化学研究所 510650) (2.中国科学院研究生院 北京100049)摘 要:综述了用丙烯酸酯类、含乙烯基的单体、环氧树脂及有机硅氧烷等多种物质对水性聚氨酯涂料的化学改性方法,介绍了各种改性工艺的优缺点,并对改性机理进行了探讨。
关键词:水性聚氨酯;改性方法 水性聚氨酯分散体是将聚氨酯微粒分散于水相中形成的二元胶体,它是由Schlack P于1942年首先开发成功的。
水性聚氨酯涂料具有环保性的同时还具有高粘附力、良好的透湿透气性等性能,但其耐水性及耐溶剂性较差,为了克服这些性能上的不足,需要对其进行改性处理。
以下综述了近年来水性聚氨酯涂料在改性方面取得的研究进展。
1 丙烯酸酯类及含乙烯基的单体改性聚丙烯酸酯类产品与聚氨酯材料相比在耐候、耐水、耐溶剂及保光性等方面表现出很好的性能,且原料成本以及加工成本低廉,而聚氨酯树脂在强度、弹性及粘接性能等方面性能突出,因此聚丙烯酸酯与聚氨酯在性能上具有很好的互补作用。
根据这一特点,可使改性后的水性聚氨酯材料兼有聚丙烯酸酯与聚氨酯的综合性能,同时又降低了产品的成本[1]。
丙烯酸酯类化合物(简称P A)及含乙烯基的单体对水性聚氨酯的改性可分为物理改性和化学改性。
物理改性主要是将丙烯酸酯类或乙烯基酯类乳液和水性聚氨酯乳液进行物理共混,以提高水性聚氨酯材料的物理机械性能。
采用此种方法要求改性所用的丙烯酸乳液的离子稳定性及对溶剂的亲和性好,否则可能会发生破乳。
化学改性是将P A加入P U乳液中,再通过引发剂进行自由基聚合而制得的复合乳液(P UA)。
复合乳液中的核2壳结构为一种较特殊的结构,其形成机理是P U亲水性离子基团分布在P U微胶粒表面,使P U不但形成一种高稳定性、高分散性的胶体体系,而且具有很好的亲水性能。
当发生聚合时,由于含极性基团的P U大分子对水和乳化剂的亲和性使含极性基团的P U大分子始终朝向水和乳化剂的一方,即朝外,表面富集离子基团的P U微粒因此由内向外迁移;P A具有一定的疏水性,其微粒刚好呈反方向由外向内溶胀到P U 微粒内发生聚合,因此形成以P U为壳、P A为核的核2壳结构的乳胶粒。
如果亲水性基团连接P A基团上,则形成以P U为核、P A为壳的核壳结构。
P UA复合乳液可分成非交联、交联和互穿网络(I P N)3种体系。
非交联型复合乳液是以P U为壳、P A为核的核2壳式结构,这种结构较之物理改性,乳液性能有一定的改善,但容易发生相的重新取向。
交联型复合乳液,其制备工艺较复杂,分为共混法、核2壳乳液法、封端法及接枝法等,其综合性能比非交联型核2壳乳液结构要好。
互穿网络是指P U和P A分别以网络和线性形式存在,无分子链间的缠结,其优势在于两相之间相容性好,乳液成膜速度快且成膜温度低,不足之处是合成复合乳液时需要控制好不同组分的相容性和反应速率等。
2 环氧树脂改性环氧树脂(EP)材料具有高模量、高强度和耐化学性好等优点,由于环氧树脂含有活泼的环氧基团,可直接参与水性聚氨酯的合成反应。
常见环氧改性的水性聚氨酯是将环氧树脂与聚氨酯反应后部分形・31・2006年第21卷第5期2006.Vol.21No.5聚氨酯工业P OLY URETHANE I N DUST RY3通讯联系人:吕满庚,研究员;中国科学院“百人计划”资助项目。
成网状结构,以提高水性聚氨酯涂膜的机械性能及耐热性、耐水性和耐溶剂性等综合性能。
环氧树脂改性通常采用机械共混或共聚的方法。
采用机械共混法时EP和P U之间没有化学键的结合,利用EP的疏水性和P U链中的羧基以及聚醚链段的亲水性,使P U包覆EP,最终形成核2壳结构而达到改性的效果。
共聚法是将EP接枝到P U 链上,在乳液的稳定性上,共混法比共聚法更具有优势。
机械共混法由于环氧基团被包裹在核内进行开环反应,所以体系较稳定。
而共聚法在预聚阶段生成的支链结构导致相对分子质量增大,使预聚体的粘度增大;环氧基团的催化开环使得部分乳液粒子形成交联物而缓慢沉淀。
体系中的NCO基团还可能同EP链上的环氧基团反应,生成噁唑酮结构。
黄先威等[2]研究了环氧树脂用量、加入方式、温度等因素对乳液稳定性并分析了影响涂膜性能的因素,发现当EP的质量分数超过7%时,预聚体粘度过大,而且乳液稳定性也变差。
其原因可能是随着环氧树脂加入量的增加,乳液中位于胶粒外壳的环氧基团也随之增加,其在三乙胺的催化作用下进行开环反应,乳液粒子之间形成的交联物增多而沉淀。
Jang J Y等[3]研究了不同NCO/OH比值(R 值)对树脂及涂膜性能的影响,R值较小时,分散液的外观及其涂膜的硬度、耐水性等较差,随着R值的增大,一方面聚合物链中硬段含量增大,提高了涂膜的硬度;另一方面体系中游离的NCO增多,在乳化扩链的过程中形成更多的交联,生成更多的疏水性链段———氨基甲酸酯,使硬段更集中,增强了硬段结晶微区的交联作用,降低了P U的吸水率,提高了涂膜的耐水性。
3 有机硅氧烷改性有机硅树脂表面能较低,具有耐高温、耐水性、耐候性及透气性好等优点,已广泛用于聚氨酯材料的改性。
近年来有许多关于用聚硅氧烷改性聚氨酯制取低表面能材料的报道。
采用有机硅氧烷改性方法通常有2种,其一用含羟基或胺基的硅氧烷树脂改性,其二是用带乙烯基的硅氧烷单体进行改性。
3.1 含羟基或胺基的硅氧烷树脂改性将含羟基或胺基的硅氧烷树脂或单体与二异氰酸酯反应,将有机硅氧烷引到水性聚氨酯中,利用硅氧烷的水解缩合交联来改善其性能。
含有硅氧烷的聚合物表面张力相对于不含硅氧烷基团的聚合物低,从而形成了硅氧烷链段在乳液胶膜表面富集。
富集于乳液表面的活性硅氧烷基团在一定条件下水解形成硅醇,硅醇与聚合物内部或表面的活性基团缩合形成立体网络(Si O Si)交联结构,化学交联点增加,交联密度增加,对乳液涂膜表层的致密度有增强的作用,并最终提高涂膜的机械性能。
Melvin G R等[4]采用基于羟烷基硅氧烷的硅醇改性法,用聚硅氧烷二醇乳液作为扩链剂,与水性聚氨酯乳液混合后涂到纸上表现出可打印性且可脱离。
国内曾报道有人将聚醚与2,42甲苯二异氰酸酯制得预聚体,用小分子扩链剂扩链,加入羟基硅油进行改性,最后加亲水扩链剂反应,制得含有阳离子的预聚体,加入有机酸成盐,乳化得阳离子有机硅聚氨酯。
通过这种改性能明显提高涂膜的光亮性、柔软性、抗水性和手感,不仅可以用于皮革涂饰,还可用作手感剂、防水剂等。
在采用羟烷基封端的硅氧烷低聚体时,其活性端羟基在聚合条件下不稳定,如在受热条件下的环化反应而失去官能度和反应性。
采用聚硅氧烷低聚物(如聚二甲基硅氧烷P DMS)制得的有机硅改性聚氨酯乳液,由于聚硅氧烷与聚氨酯的溶度参数相差较大,是典型的热力学不稳定体系,因而该体系存在微相分离,赋予该材料较好的机械性能,但微相分离程度过高又会对材料的力学性能有不好的影响。
可以通过加强软硬段间的相互作用,得到适当的微相分离程度,以提高材料的性能。
如在软段上引入极性侧基、脲基团或在硬段上引入离子基团等。
Zhu X I等[4,5]采用羟烷基封端的方法,合成并研究了带有多羟烷基官能团的硅氧烷,得到具有水中能稳定存在的Si C O结构,且相对分子质量可控的嵌段共聚物。
通过红外,核磁等分析手段证明了羟烷基封端的硅烷作为扩链剂对制备水性聚氨酯,尤其是水性聚氨酯分散体起着重要的作用。
采用氨烷基封端的聚硅氧烷改性法,如Chen H等[6]用氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷(AEAPS)扩链改性聚醚型水性P U,发现水在这类改性膜表面的接触角较低(78°左右),显著提高涂膜表面的防水性能。
原因是共聚物成膜后,聚二甲基硅氧烷具有表面富集的取向,而聚氨酯链段朝向内层,使得有机硅链段的低表面能性质得以保持,有效的降低表面的极性,增大表面憎水性。
王武生等[7]采用氨基丙基三乙・41・聚氨酯工业 第21卷氧基硅烷与多异氰酸酯反应生成端硅氧烷聚氨酯预聚体,然后分散于水中,硅氧烷水解缩合扩链交联获得交联水分散聚氨酯,制得产物的耐水性和机械性能都有较大的提高。
广州化学所的侯孟华等[8]在乳化过程中发现,采用γ2氨丙基三乙氧基硅烷能够更好地改善聚氨酯涂膜的疏水性,降低吸水率。
同时他们通过高速剪切乳化的工艺改善了聚氨酯、有机硅的相容性。
陈红等[9]采用由甲苯二异氰酸酯与聚四氢呋喃、二羟甲基丙酸反应所制得的P U预聚体在低浓度氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷水乳液中乳化扩链合成了含硅氧链的聚氨酯水乳液。
聚二甲基硅氧烷的引入有效地改善了P U膜的表面性质,增强了P U膜的耐水性。
3.2 含乙烯基的硅氧烷单体进行改性在丙烯酸/聚氨酯水分散体中采用含乙烯基的硅氧烷单体和丙烯酸单体共聚,将有机硅氧烷引入到丙烯酸聚氨酯/分散体中,可改善分散体的耐水性和力学性能。
李海燕等[10]用T D I、丙烯酸酯单体、溶解于N,N2二甲基甲酰胺(DMF)中的二羟甲基丙酸(DMP A)和聚乙二醇(PEG)反应制得聚氨酯预聚体,在硅氧烷偶联剂、引发剂、三乙胺,水的存在下制得自乳化的水性聚氨酯乳液,并继续加入一部分过硫酸钾引发剂、甲基丙烯酸甲酯(MMA)与丙烯酸酯单体(BA)的混合物,制备了丙烯酸酯改性的有机硅水性聚氨酯,其乳液粒子直径小于100n m,可用于水性涂饰剂。
张武英等[11]则采用反应型硅烷偶联剂(硅烷偶联剂与P U反应)与丙烯酸丁酯共用,可提高涂膜的耐水性,同时延长了乳液的可操作涂膜时间。
4 多元改性的方法除了上面3种经常使用的改性方法外,还有采用多元改性的方法,Schi pper K等[12]开发的聚氨酯2丙烯酸酯2醇酸树脂三元共聚物为基体的改性的水性聚氨酯涂料兼具三种树脂的优势,具有很好的户外耐光性,流动性以及耐刮伤性能。
L i Y J等[13]的研究表明,随着聚硅氧烷含量的增加,材料的表面能降低的同时,相分离的程度也逐渐加剧,使得材料力学性能大大下降。
李永清等[14]以T D I、聚醚二元醇为主要原料制得NCO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,混合均匀。
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,于是得到一种新的P DMS/P U/EP互穿聚合物网络(I P N),制得的聚硅氧2聚氨酯2环氧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[15]采用丙烯酸树脂(P A或P A r)、有机硅对水性聚氨酯进行改性,合成了一种有机硅丙烯酸酯聚氨酯聚合物。
对各种合成条件,如反应温度、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进行了分析。