水性聚氨酯的合成资料
水性聚氨酯涂料的合成
水性聚氨酯涂料的合成原理
水性聚氨酯涂料是一种能够在水中实现聚合反应而成的有机涂料，其核心原理为：使用形式为2-氨基乙烷(AA)、硬脂酸(HA)和聚氨酯(PU)的单体，利用活性水作为介质，以及由硬化剂产生的离子力与单体之间形成的弱离子交互作用，使各单体之间发生聚合反应。
聚合反应的具体过程如下：
1、聚氨酯的单体，如2-氨基乙烷、硬脂酸和聚氨酯，各自产生不同的离子，将其在活性水中混合，使其形成弱离子交互作用，使单体之间发生聚合反应。
2、在此过程中，水会吸收周围的气体，形成空气团，使得涂料表面获得不同程度的光泽和细节，实现不同的装饰效果。
3、硬化剂的反应速度较快，在聚合反应的过程中，不断释放出大量热量，使涂料在迅速凝固，形成牢固的保护膜，有效防止被污染。
4、最后，涂料中的水会被完全蒸发掉，形成牢固的保护膜，有效避免污染物侵入，实现长久耐用的装饰效果。
水性聚氨酯的合成资料
应用
织物涂层整理 皮革涂饰剂 水性聚氨酯涂料 水性聚氨酯粘合剂 印染助剂 其他应用
水性PU 可制成木制家具烘烤漆 水性PU 环氧树脂可用于舰船涂层、金属防腐涂层 水性PU 可制成高档建筑涂料
前景
水性PU 作为正在蓬勃发展的新型高分子材料， 不仅仅是为了解决环保问题，更因通过离聚体制 得的APU 分子链中存在库伦力和氢键作用，使其 中胶粘性能等方面可与溶剂型PU 媲美，正逐步 显示出优良而广泛的应用性能。因此，在皮革及 纤维处理、胶粘剂和涂料等应用领域均可见其踪 影，且有日渐取代溶剂型PU 的趋势。经过大量 科研人员的努力， 将不断提高其性能， 使适用于 更多的场合， 这是一个值得重视、研究、开发的 新领域。
水性聚氨酯的合成
第一章
简介
第二章
实验部分
1.1 水性聚氨酯 1.2 应用 1.3 前景 1.4 合成机理 1.5 合成原料
2.1 实验仪器 2.2 实验材料与药品 2.3 阳离子水性PU的合成机理 2.4 阳离子水性PU的实验步骤 2.5 阴离子水性PU的合成机理 2.6 阴离子水性PU的实验步骤 2.7 阴离子水性PU的改性 2.8 测试
上海精密科学仪器有 限公司 沪粤科学仪器厂 上海医用恒温设备厂
实验材料与药品
试剂名称 聚乙二醇 N-甲基二乙醇胺 2，2-二羟甲基丙酸 浓盐酸 氢氧化钠 丙酮 液态MDI （suprasec2023） 液态MDI（suprasec7112） 级别 工业级 AR AR AR AR AR 聚合级 聚合级 生产厂家 国药集团化学试剂有限公司 上海亨斯迈聚氨酯有限公司 上海亨斯迈聚氨酯有限公司 国药集团化学试剂有限公司 上海试剂厂 国药集团化学试剂有限公司 上海亨斯迈聚氨酯有限公司 上海亨斯迈聚氨酯有限公司
水性聚氨酯的制法
水性聚氨酯的制法资料来源：1、溶液法（亦称丙酮法）把端异氰酸基预聚体溶于低沸点能与水互溶的溶剂中（丙酮最常用，因此此方法亦称丙酮法），与亲水性官能基的化合物反应，生成聚氨酯离聚物，加水搅拌实现相转移，蒸馏法回收丙酮，得水性聚氨酯乳液。
此法是目前最常用、最重要的方法，步骤复便且重现性好。
几乎所有的线型聚氨酯都可以用此法植入离子体，再分散于水相中成为水分散液。
其分散液粒径为0.03~0.5μm，粒度可变范围较广，可为不透明或半透明或乳白色热塑性聚氨酯乳液。
2、预聚体分散法此过程不需要大量溶剂，避免了回收溶剂的麻烦，同时也符合低VOC和无VOC未来环保要求的趋势。
此工艺过程的第一步也是先合成端-NCO基预聚体，再植入离子基，使成为离子性齐聚物，加水并强烈搅拌，此间，聚氨酯预聚体形成水分散液和端-NCO基与水进行的扩链反应同时发生。
加入二元胺作扩链剂可以减少-NCO与水反应的几率，最终生成聚氨酯-脲水分散液。
此法较丙酮法简单，无须溶剂回收工序，节能，但产品性能稍差于丙酮法。
通常是把预聚体在强烈搅拌下加入水中分散，如果-NCO活性较低或者使用高剪切力混合分散装置也可以反加料分散，即把水加入预聚体中。
此法制得乳液粒径为0.1~0.5μm，且可制得具有不同交联度的聚氨酯乳液。
3、熔融分散法将聚酯或聚醚二醇、叔胺和异氰酸酯在熔融状态下制备预聚体，用过量尿素终止使生成亲水性的双缩二脲离聚物，再将其在甲醛水溶液中分散，使发生羟甲基化反应，生成羟甲基双缩二脲聚氨酯齐聚物，用水稀释即可得聚氨酯双脲乳液。
实际上是在低pH值情况下，分散相之间的缩聚反应从而达到扩链和交联的目的。
此法反应较易控制，不需溶剂，同时也不要求高效混合装置，可制成粒径为0.03~10μm之间的分散胶粒，分散液稳定，适宜大规模工业化生产，能制备委员长中交联度的聚氨酯乳液。
此外，水性聚氨酯的制备方法还有酮亚胺法（Ketimine）、酮吖嗪法（Ketazine）。
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。
水性聚氨酯合成方法
水性聚氨酯合成方法
水性聚氨酯的合成方法有以下几种：
1. 预聚体法：将聚醚二元醇、聚酯二元醇或聚碳酸酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、MDI和二元胺加入反应釜中进行反应合成。
2. 两步法：在室温下，异佛尔酮二异氰酸酯与二元醇先反应生成丁二醇二异氰酸酯（BDI），然后在水中加入BDI，再加入二元胺，进行反应，生成聚合物。
3. 水解法：将异氰酸酯和二元醇溶于有机溶剂中，在水中加入碱性水解剂，水解产生出无机盐和聚氨酯，然后再加入二元胺调整pH值，使聚合物变为水溶性。
4. 无溶剂法：在二元醇、二异氰酸酯和催化剂的催化下，进行聚合反应，生成水性聚氨酯。
以上是水性聚氨酯的几种常见的合成方法。
不同方法的步骤和条件有所不同，需要根据具体情况选择合适的方法。
水性聚氨酯的合成
水性聚氨酯树脂和其他树脂一样, 其最终制品的性能是由内部结构决定的。
阳离子型水性聚氨酯是将叔胺官能团引入到聚氨酯的大分子中而制得的。
通常用含叔胺基的二醇作扩链剂, 用烷基化剂或合适的酸进行季铵化而得到离子基团。
和普通的聚氨酯一样可用不同种类的多元醇、不同结构的二异氰酸酯、不同类型的扩链剂、不同类型的中和剂和采用不同的合成方法进行合成。
阳离子型水性聚氨酯的骨架上带有阳离子基团, 这就使其具有了一些独特的性能, 在皮革、涂料、胶粘剂、纺织和造纸等领域有着较好的应用。
此外, 阳离子水性聚氨酯对水的硬度不敏感, 且可以在酸性条件下使用。
因此, 开发出性能优异的阳离子水性聚氨酯, 其市场前景非常广阔。
1 阳离子水性聚氨酯的合成 1.1 合成机理合成阳离子水性聚氨酯时, 一般通过两种途径引入阳离子。
一是用卤素元素化合物引入阳离子,该机理先将聚醚或者聚酯二醇与二异氰酸酯制成预聚体, 加入溶剂降低粘度后, 加入卤素元素化合物( 如2,3-二溴丁二酸) 扩链, 然后再加入溶剂降低粘度, 加入三乙胺季铵化, 搅拌离子化, 将离子化后的PU 分散到水中, 高速剪切乳化, 最后蒸除溶剂。
该机理的季铵化是SN2(亲核取代反应) 二是用叔胺化合物引入阳离子, 该机理首先将聚醚或者聚酯二醇与二异氰酸酯制成预聚体, 加入溶剂降低粘度后, 用叔胺化合物( 如N- 甲基二乙醇胺) 扩链, 再加入溶剂降低粘度, 然后加入离子化试剂如乙酸, 搅拌离子化。
将离子化后的PU 分散到水中, 高速剪切乳化, 最后蒸除溶剂。
该机理的季铵化是酸碱中和。
1.2 合成方法阳离子水性聚氨酯的合成与阴离子水性聚氨酯的合成最大的不同就是阳离子水性聚氨酯需加酸成盐, 因此一般不在水中用胺扩链, 所以阳离子水性聚氨酯一般不用阴离子水性聚氨酯常用的预聚体混合法。
从国内外近年来的研究来看, 阳离子水性聚氨酯的合成主要有熔融法和丙酮法。
熔融法是无溶剂制备水性聚氨酯的重要方法。
水性聚氨酯资料(科天化工)
四、水性聚氨酯性能表述
6. 耐水性
物理性吸水（聚醚型）和化学水解（聚酯型）； 测试方法 ：浸润法和液滴法
水性聚氨酯特点：存在亲水基团：采用改性、交联 或减少亲水基团含量的方法。
四、水性聚氨酯性能表述
7. 表面性能
表面张力； 水接触角 ；
亲水性和表面粗糙度是最主要的因素。
四、水性聚氨酯性能表述
七、水性聚氨酯应用
3. 织物整理
防水透湿涂层剂 羊毛织物防缩整理剂 抗静电整理 抗起毛起球整理 免烫整理剂 涂料印花
七、水性聚氨酯应用
4. 涂料
在国外水性涂料研究中，水性聚氨酯涂料就占了主导 地位 在水性聚氨酯涂料应用方面的技术研究应集中于以下 几方面：
1. 2. 3. 4. 5. 降低树脂的内聚强度 复合改性 加强对高固含量和粉末状水分散型聚氨酯的研究 水性紫外光聚氨酯涂料 利用可再生资源如植物油、松香及废弃塑料制备多元醇
七、水性聚氨酯应用
5.玻纤浸润剂
聚氨酯乳液含有极性很强的氨酯键，对玻纤黏结 集束性好，分子中软段和硬段相结合，蓦地弹性特别 好，对玻纤的保护作用优于其他品种的成膜剂 国产较少
七、水性聚氨酯应用
6. 鞋化用树脂
PUD应用与鞋化材料有两个用途：填充和表面光亮装 饰。 目前国内用量较大，仅次于皮革用树脂，但是产品多 为外来产品
水性聚氨酯
合肥市科天化工有限公司
董事长：戴家兵
一、聚氨酯概述
聚氨酯
1. 结构
O O C NH
2. 原料丰富，成品形态各样，被誉为“可剪裁性” 聚 合物 3. 应用广泛 涂料、胶黏剂、弹性体… 4. 溶剂性PU的VOC高，污染大，水性化是趋势
一、聚氨酯概述
水性聚氨酯结构与合成
Ｈ —～ 州彳 —～ Ｃ Ｈ ｌ
Ｏ
。
∞。 一
Ｎ
。
Ｈ Ｏ Ｎ Ｃ ３２ Ｃ ＯＨ （ Ｈ ）
０ ０ ～
Ｒ ／
、 、 Ｒ
图６ 阳离子 水性聚 氨酯 分子 结构
１３３ 非 离 子 水 性 聚 氯 酯 分 子 结 构 模 型 ．．
图３ 异 氰酸 酯 的 自聚 反应
将聚乙二醇分 子链段 引入聚氨酯分子 的端基 、链段 中 间、侧链 可以合成各种不 同的非离子水性聚氨酯 ，由于亲 水链段含量通常较 大 ，因此 ，实际应用有 限。
ＣＨ （ ＣＨ ＣＨ ） （ Ｍ — ３Ｏ ２ ２ Ｌ — 卜 ” ～ Ｍ ｗ Ｏ ｃＨ ｃＨ ） Ｏ （ ２ ２ｎ ～
１３ 水性 聚氨 酯 的分子 结构 ．
聚氯酯是 由硬段和软段构成的一类高性能材料 ，硬段 和软段 的组成 、结构、长短 、相对 比例 的变化等使聚氨酯 材料可 用作塑料、弹性体 、 维、胶粘剂和涂料的树脂 等。 纤
—叫二 ： ———～ 二
Ｏ ＣＨ （ ｔ０ ｎ ｔ （ ２’ ２ ）ＣＩ ３
聚氨酯材料就形态而言属于二相结构 ：软段相和硬段 相 。软段相 多数为粘弹态（ 聚醚 、聚 己二酸酯 ） ，也有玻璃
态 （ 碳酸 酯 ＰＤ ） 聚 Ｃ Ｌ，少 数 为结 晶态 （ 己 内脂 Ｐ Ｌ 聚 Ｃ 、聚 己二 酸 丁 二 醇 酯 ＰＡ Ｂ 、聚 己二 酸 己二 醇 酯 ， ＰＡ ；而 硬 段 相 可 Ｈ）
双 电层 结 构 。
形 态
图１ 阴离子 型Ｐ Ｄ ０ Ｕ 胶粒 模型
当硬段含量在 ４ ７ ０ 以下时 ，硬 段分 散在软段 基料 上 ０
图１ 硬 段含 量４ ％时 的聚 氨酯 形态 ５ ０
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。
《水性聚氨酯防护型涂层的合成及改性研究》
《水性聚氨酯防护型涂层的合成及改性研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，对材料表面的防护性能要求越来越高。
水性聚氨酯防护型涂层因其优异的物理性能、化学性能和环保性能，在众多领域得到了广泛应用。
本文旨在研究水性聚氨酯防护型涂层的合成及改性方法，以提高其性能并拓宽其应用范围。
二、水性聚氨酯防护型涂层的合成1. 原料选择水性聚氨酯防护型涂层的合成主要原料包括多元醇、异氰酸酯、催化剂、扩链剂、溶剂等。
其中，多元醇和异氰酸酯是合成聚氨酯的主要原料，选择合适的原料对涂层性能具有重要影响。
2. 合成过程水性聚氨酯的合成过程主要包括预聚体的制备、扩链反应及水性化等步骤。
首先，将多元醇与异氰酸酯进行预聚反应，生成预聚体；然后加入扩链剂和催化剂进行扩链反应；最后将产物分散于水中，形成水性聚氨酯分散液。
三、水性聚氨酯防护型涂层的改性研究1. 物理改性物理改性主要包括添加填料、改变涂层结构等方法。
通过添加具有特定功能的填料，如纳米材料、陶瓷粉末等，可以提高涂层的硬度、耐磨性、耐候性等性能。
此外，通过改变涂层结构，如调整涂层的厚度、孔隙率等，也可以提高其防护性能。
2. 化学改性化学改性主要通过引入新的官能团或改变聚氨酯分子链的结构来提高涂层的性能。
例如，通过引入具有优异防腐性能的官能团，可以提高涂层的耐腐蚀性能；通过改变分子链的柔韧性，可以提高涂层的柔韧性和附着力。
四、实验方法与结果分析1. 实验方法采用不同的合成工艺和改性方法，制备一系列水性聚氨酯防护型涂层样品。
通过实验测试其性能，如硬度、耐磨性、耐候性、耐腐蚀性等。
同时，利用现代分析手段，如红外光谱、扫描电镜等，对涂层的结构进行表征。
2. 结果分析实验结果表明，通过合理的合成工艺和改性方法，可以显著提高水性聚氨酯防护型涂层的性能。
例如，添加纳米材料可以显著提高涂层的硬度和耐磨性；引入具有优异防腐性能的官能团可以显著提高涂层的耐腐蚀性能。
此外，通过调整涂层的结构，如改变孔隙率或厚度，也可以实现对其性能的优化。
水性聚氨酯粘合剂配方
汽车内饰材料用聚氨酯粘合剂原料甘油己二酸乙二醇TDI一缩乙二醇蓖麻油三羟甲基丙烷涂-4粘度计、40吨塑封热压机、电子万能实验机、红外灯、鼓风干燥箱、热压成型模具。
制法(1)支化聚酯的制造将甘油、乙二醇、一缩乙二醇和己二酸按摩尔比加入釜中,升温,搅拌,通氮。
在180-240℃反应4-6小时,然后抽真空4-6小时,得轻度支化聚酯。
将三羟甲基丙烷、TDI、溶剂和上述轻度支化聚酯比例分批加入,控制反应温度和时间,即得到支化聚酯。
再用溶剂稀释成50%浓度,即得组分A。
(2)端异腈基低聚物的制备将蓖麻油、多元醇(三羟甲基丙烷)、催化剂和TDI按先后反应次序加入釜中,开动搅拌并控制反应温度和时间。
最后测定异腈值,用溶剂稀释成50%浓度,即得组分B。
将A、B两组分按1:1混合均匀,即得聚氨酯胶粘剂。
水性聚氨酯胶粘剂的合成聚氨酯胶粘剂具有软硬度等性能,可调节性好、耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点,能粘接金属、非金属等多种材料,用途越来越广。
但是,目前在整个聚氨酯胶粘剂领域中以溶剂型聚氨酯胶粘剂为主,其缺点是有机溶剂气味大、易挥发、使用时造成空气污染、易燃、或多或少具有毒性等。
随着人们的安全意识和环保意识的加强,近年来世界各国聚氨酯材料研究人员花费了相当大的精力进行水性聚氨酯胶粘剂的开发研究。
水性聚氨酯胶粘剂是指将聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂,它以水为基本介质,具有不燃、无毒、不污染环境、节省能源、操作方便等优点,因此成为国内外研究的热门课题。
1 实验部分1.1 主要试剂和仪器环氧树脂,工业品;丙烯酸,分析纯;ＴＤＩ,分析纯;ＤＭＰＡ,工业品;三乙胺,分析纯;丙酮,化学纯;二月桂酸二丁基锡,化学纯;蒸馏水。
ＩＲ8400Ｓ型红外光谱分析仪,Ｓｈｉｍａｄｚｕ公司。
1.2 水性聚氨酯胶粘剂的合成方法(1)环氧乙烯基树脂的合成。
将环氧树脂在100℃真空下减压脱水0.5ｈ,将脱水后的环氧树脂放入装有温度计、搅拌器及回流冷凝管的三口烧瓶中,加丙烯酸及催化剂,于110℃左右进行开环反应2～3ｈ,制得环氧乙烯基树脂备用。
水性聚氨酯的合成及应用
水性聚氨酯的合成及应用水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane, WPU）是一种特殊的聚氨酯树脂，具有良好的环境友好性和广泛的应用前景。
本文将介绍水性聚氨酯的合成方法、特性以及其在涂料、胶黏剂和纺织品等领域的应用。
一、水性聚氨酯的合成方法水性聚氨酯的合成可以通过两种主要方法实现：一种是预聚体法，另一种是原位乳化法。
1. 预聚体法预聚体法是通过将聚酯或聚醚与异氰酸酯化合物反应，形成异氰酸酯预聚体。
然后，将预聚体与含有胺官能团的化合物反应，生成聚醚型或聚酯型水性聚氨酯。
需要注意的是，在反应过程中，需要添加适量的表面活性剂和乳化剂来帮助稳定乳液。
2. 原位乳化法原位乳化法是将聚酯或聚醚与异氰酸酯化合物、氨基功能的稳定乳化剂以及乳化剂反应，直接形成乳液。
该方法与预聚体法相比，更加简便和高效。
二、水性聚氨酯的特性水性聚氨酯具有以下几个显著的特性：1. 环保性与传统的溶剂型聚氨酯相比，水性聚氨酯不含有机溶剂，因此减少了挥发性有机化合物的排放，对环境污染更小。
同时，水性聚氨酯在应用过程中，不会产生有毒气体，对操作者的安全也更有保障。
2. 膜性能优良水性聚氨酯具有良好的强度、韧性和耐候性。
其形成的薄膜可提供优异的涂层性能，具有良好的抗刮擦性、耐化学品侵蚀性和抗氧化性等特点。
3. 附着力强水性聚氨酯可以与多种基材良好地附着，包括金属、塑料、玻璃等。
在涂料和胶黏剂领域，其优异的附着力使其成为一种理想的材料。
三、水性聚氨酯的应用水性聚氨酯在多个领域具有广泛的应用前景。
1. 涂料作为一种环保型涂料原料，水性聚氨酯具有优异的防护性能和装饰效果。
它可以应用于室内外墙面、家具、汽车、船舶等领域，为表面提供持久的保护。
2. 胶黏剂水性聚氨酯具有良好的粘接性能和耐湿性，适用于纸张、金属、木材等材料的粘接。
在制造行业中，水性聚氨酯胶黏剂得到广泛应用，如家具制造、包装行业和纸制品加工等。
3. 纺织品水性聚氨酯可用作纺织品的涂层剂和涂料。
水性聚氨酯胶粘剂合成所用原料介绍
水性聚氨酯胶粘剂合成所用原料介绍1．低聚物多元醇水性聚氨酯胶粘剂制备中常用的低聚物多元醇一般以聚醚二醇、聚酯二醇居多，聚醚型聚氨酯低温柔顺性好，耐水性较好，价格低。
由聚四氢呋喃醚二醇制得的聚氨酯机械强度及耐水解性均较好，但价格较高。
聚酯型聚氨酯强度高、粘接力好，但由于聚酯本身的耐水解性酯比聚醚差，采用耐水解性聚酯多元醇，可以提高水性聚氨酯胶粘剂的耐水解性。
国外的聚氨酯乳液胶粘剂及涂料的主流产品是聚酯型的。
脂肪族非规整结构聚酯的柔顺性也较好，规整结构的结晶性聚酯二醇制备的单组分聚氨酯乳液胶粘剂，胶层经热活化粘接，初始强度较高。
而芳香族聚酯多元醇制成的水性聚氨酯对金属、PET等材料的粘接力高，内聚强度大。
其他低聚物二醇如聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇、聚丁二烯二醇、丙烯酸酯多元醇等，都可用于水性聚氨酯胶粘剂的制备。
聚碳酸酯型聚氨酯耐水解、耐候、耐热性好，易结晶，但价格高。
2．异氰酸酯制备聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯有TDI、MDl等芳香族二异氰酸酯，以及IPDI、HDI、H12MDI等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。
由脂肪族或脂环族二异氰酸酯制成的聚氨酯，耐水解性比芳香族二异氰酸酯制成的聚氨酯好，因而水性聚氨酯产品的贮存稳定性好。
国外高品质的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂环族异氰酸酯原料制成，而我国受原料品种及价格的限制，大多数仅用TDI为二异氰酸酯原料。
3．扩链剂水性聚氨酯中必需嵌入含有羧基、磺酸基等亲水性扩链剂，提高大分子的亲水性，达到可以在水中分散的目的。
但是亲水基过多时，聚氨酯与织物结合后，耐水洗性不好。
所以，亲水性扩链剂的用量一般不超过总扩链剂用量的1/2，其余部分可以用；1,4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇、乙二胺、二亚乙基三胺等扩链剂。
由于胺与异氰酸酯的反应活性比水高，可将二胺扩链剂混合于水中或制成酮亚胺，在乳化分散的同时进行扩链反应。
4．水水是水性聚氨酯胶粘剂的主要介质，为了防止来自水中的Ca2+、Mg2+等杂质对阴离子型水性聚氨酯稳定性的影响，用于制备水性聚氨酯胶粘剂的水一般是蒸馏水或去离子水。
水性聚氨酯制备实验报告
一、实验目的1. 掌握水性聚氨酯的制备方法；2. 熟悉水性聚氨酯的组成和性能；3. 了解实验操作步骤和注意事项。
二、实验原理水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，WPU）是一种具有优异性能的热塑性弹性体，具有环保、耐腐蚀、耐磨损、粘接强度高等特点。
本实验采用预聚体法合成水性聚氨酯，通过选择合适的原料和工艺条件，制备出性能优良的水性聚氨酯。
三、实验材料1. 原料：聚醚多元醇（如PTMG-1000）、二异氰酸酯（如TDI、HDI）、扩链剂（如乙二胺）、催化剂（如二月桂酸二丁基锡）、中和剂（如三乙胺）、去离子水等；2. 仪器：三口烧瓶、冷凝管、搅拌器、循环水真空泵、离心分离机、分析天平、微量注射器、移液管、激光粒度仪、红外光谱仪等。
四、实验步骤1. 准备反应装置：将三口烧瓶、冷凝管等装入反应装置，并除水处理。
2. 配制原料：按照实验要求，准确称量聚醚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂、催化剂、中和剂等原料。
3. 合成预聚体：将称量好的原料倒入三口烧瓶中，加入去离子水，搅拌均匀。
在N2保护下，加热至一定温度，使原料充分反应，形成预聚体。
4. 乳化：将预聚体冷却至室温，加入适量的扩链剂和催化剂，搅拌均匀。
在搅拌下，缓慢加入去离子水，使预聚体形成稳定的乳液。
5. 调节pH值：将乳液pH值调节至中性，以确保乳液的稳定性和性能。
6. 后处理：将乳液离心分离，去除未反应的原料和杂质。
7. 性能测试：利用激光粒度仪、红外光谱仪等仪器对乳液和涂膜进行性能测试。
五、实验结果与分析1. 激光粒度仪测试：水性聚氨酯乳液的粒径分布如图1所示。
从图中可以看出，乳液粒径分布均匀，平均粒径约为200nm。
图1 水性聚氨酯乳液粒径分布2. 红外光谱测试：水性聚氨酯涂膜的官能团如图2所示。
从图中可以看出，涂膜中含有氨基、酯基、脲键等特征吸收峰，说明水性聚氨酯的合成反应已完成。
图2 水性聚氨酯涂膜官能团3. 力学性能测试：水性聚氨酯涂膜的力学性能如表1所示。
“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。
水性聚氨酯生产工艺-水性聚氨酯的合成
第4 章艺技术方案4.1工艺技术4.1.1技改前工艺技术企业现有1万吨溶剂型聚氨酯生产线，生产方式采用间歇式，分为多元醇合成和聚氨酯合成两个工序，工艺流程如图4-1，4-2所示。
图4-1多元醇合成流程图图4-2聚氟酯合成流程图从流程图可看出，聚氨酯合成首先由脂肪族二元醇乙二醇、1，4 丁二醇和脂肪族二元羧酸己二酸酯化、聚合生成中间体多元醇，再由多元醇和异氰酸酯在溶剂二甲基甲酰胺、甲苯、丁酮的作用下聚合而成。
生产过程中所用二甲基甲酰胺等溶剂或多或少具有一些毒害性，在整个生产所需的原辅材料中所占比例高达70%。
4.1.2技改后工艺技术4.121工艺流程图技改后，生产方式仍为间歇式，首先由小分子醇和酸酯化、聚合生成多元醇，多元醇再和MDI以去离子水为溶剂，经过扩链剂扩链聚合生成水性聚氨酯树脂。
聚酯多元醇的合成方法和技改前相同，聚氨酯合成工序用溶有扩链剂的去离子水代替有机溶剂，工艺也有所改进, 具体流程如下。
(1)聚酯多元醇的合成聚酯多元醇的合成工序流程图同图4-1。
图4・3水性聚氨酯树脂生产工艺流程图4.1.2.2工艺流程简述（1 ）聚酯多元醇合成工艺流程说明 半成品聚酯多元醇合成工艺与技改前相同， 由脂肪族二元羧酸和脂肪族二元醇按一定摩尔比反应制得。
a ：在常温常压下按照工艺配比要求向反应釡中加入乙二醇、 式是管道输送，开启搅拌装置搅拌物料；b :预聚合：测定聚合物酸值达一定值后， 人工加入催化剂反应 30分钟，启动真空泵对反应 釡抽真空以降低酸值提高聚合物分子量， 打开氮气控制阀向反应釡通入氮气， 氮气作用是防 止釡内物料氧化，同时起到搅拌作用；C ：缩聚合：启动油封式真空泵增加真空度除去残余的水分子和小分子醇，提高聚合物分子 量；。
（2 ）水性聚氨酯合成工艺流程说明水性聚氨酯树脂合成采用预聚体分散法，由聚酯多元醇和异氰酸酯常压下预聚， 预聚体经中和剂中和后， 在较低温度下向预聚体中加入溶有扩链 剂的去离子水，边扩链边分散制备而来。
水性聚氨酯的合成
水性聚氨酯的合成
第二章 实验部分
2.1 实验仪器 2.2 实验材料与药品 2.3 实验方法 2.4 水性聚氨酯的应用 2.5 测试
水性聚氨酯的合成
2.1实验仪器
仪器名称型号 JB50-D型磁力电动搅 拌机 HHS.I指针式电热恒 温水浴锅 英文名称 Fourier Transform-IR Spectroscopy Electric Heat Constant Temperature Water Bath Boiler 缩写 800型 37—100℃ 生产厂家 上海手术器械厂 上海华连医疗器械有 限公司
水性聚氨酯的合成
1.3.2 水性聚氨酯的合成
1.3.2.3制备方法
(1)丙酮法(相转变法)
该方法是在丙酮中合成带有亲水基团的PU 预聚体， 慢慢加水， 达到一定量 时发生相转变， 水成为连续相， 而被溶剂溶胀的PU 粒子成为不连续相， 成 为PU 水分散液， 在加水前可以将-NCO封闭起来， 使用时加热交联。
亲水性扩链剂指能在水性聚氨酯大分子主链上引入亲水基 团的扩链剂，它是水性聚氨酯制备中使用的功能单体。该 类扩链剂中带有羧基、磺酸基或叔胺基，结合有此类基团 的聚氨酯经中和、离子化，即呈现水溶性。
水性聚氨酯的合成
1.3.1 水性聚氨酯的合成原料
1.3.1.5 中和剂（成盐剂）
中和剂是一种能和羧基、磺酸基或叔胺基成盐的试剂。水 性聚氨酯使用的中和剂是三乙胺、氨水、盐酸及醋酸等。
1.4.1 织物涂层整理 1.4.2 皮革涂饰剂 1.4.3 水性聚氨酯涂料 1.4.4 水性聚氨酯粘合剂 1.4.5 印染助剂 1.4.6 其他应用
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实验仪器
仪器名称型号
JB50-D型磁力电动搅 拌机
HHS.I指针式电热恒 温水浴锅
英文名称
Fourier Transform-IR Spectroscopy
Electric Heat Constant Temperature Water Bath
Boiler
缩写 800型
生产厂家 上海手术器械厂
37—100℃ 上海华连医疗器械有 限公司
实验材料与药品
试剂名称 聚乙二醇 N-甲基二乙醇胺 2，2-二羟甲基丙酸
级别 工业级
AR AR
浓盐酸 氢氧化钠
丙酮 液态MDI （suprasec2023） 液态MDI（suprasec7112）
AR AR AR 聚合级 聚合级
生产厂家 国药集团化学试剂有限公司 上海亨斯迈聚氨酯有限公司 上海亨斯迈聚氨酯有限公司
（2）中和乳化及分散
将NAOH按与-COOH摩尔比为1:1的计量，加入去离子水中配成 NAOH水溶液，然后将聚合产物滴加到NAOH水溶液中，室温下，高 速剪切搅拌，带预聚物全部乳化后，保持30分钟 。
阴离子水性聚氨酯的改性
实验原理
阴离子水性聚氨酯与阳离子氨基硅油在水溶液中、形成类似于盐类的混合体 系，具有水溶性好的稳定乳液特点。阳离子氨基硅油与阴离子水性聚氨酯符 合乳液，当共混液涂抹于羊毛织物表面时，由于大部分羊毛织物带有正电荷， 故带有正电荷的阴离子水性聚氨酯由于电荷的异性相吸，自动覆盖于织物表 面第一层，增加其耐磨性（这是由于整理后的织物表面粗糙度减小及水性聚 氨酯膜本身的耐磨性能所引起），同时不可避免的的降低了织物的柔软度与 手感，此时阳离子氨基硅油由于电荷的同性相斥，覆盖于织物外层，增加了 织物的柔软度与手感。
水性聚氨酯的合成
第一章 简介
1.1 水性聚氨酯 1.2 应用 1.3 前景 1.4 合成机理 1.5 合成原料
第二章 实验部分
2.1 实验仪器 2.2 实验材料与药品 2.3 阳离子水性PU的合成机理 2.4 阳离子水性PU的实验步骤 2.5 阴离子水性PU的合成机理 2.6 阴离子水性PU的实验步骤 2.7 阴离子水性PU的改性 2.8 测试
实验步骤
（1）预聚物的合成
在通干燥氮气的的条件下，在装有搅拌器、温度计及滴液漏斗的四口 瓶中，按计量投入聚乙二醇（PEG，式量1000）与2，2-二羟甲基丙 酸，并加入少量丙酮，将温度升至80℃除尽丙酮的同时最大化溶解 DMPA固体，将白色固体DMPA完全溶解后，节回流冷凝管，然后缓 慢将温度回至60℃，按配方计量缓慢滴加液态MDI，将温度保持在 60℃-65℃，恒温反应4小时，将温度再次升至80℃，反应30分钟。
合成机理
水性聚氨酯的合成可分为两个阶段：
第一阶段为预逐步聚合，即由低聚物二醇、扩链 剂、水性单体、二异氰酸酯通过溶液逐步聚合生 成分子量为103 量级的水性聚氨酯预聚体；第二 阶段为中和后预聚体在水中的分散。
根据扩链反应的不同，自乳化法主要有丙酮法和 预聚体分散法。
合成原料
多异氰酸酯 低聚物多元醇 扩链剂 亲水剂（亲水性扩链剂） 中和剂（成盐剂） 溶剂 水
合成单体：聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。
应用
织物涂层整理 皮革涂饰剂 水性聚氨酯涂料 水性聚氨酯粘合剂 印染助剂 其他应用
水性PU 可制成木制家具烘烤漆 水性PU 环氧树脂可用于舰船涂层、金属防腐涂层 水性PU 可制成高档建筑涂料
前景
水性PU 作为正在蓬勃发展的新型高分子材料， 不仅仅是为了解决环保问题，更因通过离聚体制 得的APU 分子链中存在库伦力和氢键作用，使其 中胶粘性能等方面可与溶剂型PU 媲美，正逐步 显示出优良而广泛的应用性能。因此，在皮革及 纤维处理、胶粘剂和涂料等应用领域均可见其踪 影，且有日渐取代溶剂型PU 的趋势。经过大量 科研人员的努力， 将不断提高其性能， 使适用于 更多的场合， 这是一个值得重视、研究、开发的 新领域。
实验步骤
（1）预聚体的制备
在装有电动搅拌器、温度计的四口烧瓶中，加入摩尔比为1:1的N-甲基二乙醇胺与聚乙二醇（PEG， 1000），并加入少量丙酮，逐渐升温至60℃左右，待反应体系内丙酮除尽之后，接上回流冷凝管。 在四口烧瓶中加入少量丙酮保持在60℃~65℃温度下反应4小时后，将温度升至80℃，再反应30分 钟。
阴离子水性聚氨酯的合成
合成机理
(1) 聚合物多元醇与异氰酸酯反应，制备预聚体。 (2) 在预聚体中加入亲水性扩链剂DMPA，制备含
羧基的预聚体，并用成盐剂中和羧基成盐。 (3) 将上述产物分散于水中，端羟基预聚体与水进
行扩链反应形成大分子，大分子疏水部分卷曲聚 集形成微粒中心，亲水部分分布在微粒表面形成 水合层，成为稳定的水分散PU 乳液。
THANK YOU
水性聚氨酯
以水为介质的二元胶态体系， 聚氨酯粒子分散于连续的水 相中， 也称之为水性PU。具有无毒，安全， 不易燃， 节 能环保， 易操作和改性等优点。
外观：聚氨酯水溶液（粒经<1nm）、聚氨酯分散体（粒 经1nm～100nm）和聚氨酯乳液（粒经>100nm）。
亲水性基团的电荷性质：阴离子型、阳离子型和非离子型 水性聚氨酯。
国药集团化学试剂有限公司 上海试剂厂
国药集团化学试剂有限公司 上海亨斯迈聚氨酯有限公司 上海亨斯迈聚氨酯有限公司
阳离子水性聚氨酯的合成
合成机理
用叔胺化合物引入阳离子 该机理首先将异氰酸酯直接滴入聚酯二醇与叔胺化合物的
反应体系中直接进行聚合扩连，再加入溶剂降低粘度，然 后加入离子化试剂，搅拌离子化，将离子化后的PU分散 到水中，高速剪切乳化，最后蒸除溶剂。
（2）预聚体的中和
对预聚体进行降温，当温度降至40℃左右时，加入少量盐酸中和，调节PH值到6，加 大量丙酮溶解稀释，快速搅拌混合物，直至混合物呈现半透明为止。
（3）乳化
将一定量的去离子水加入到四口烧瓶中，同时高速搅拌保持温度在40℃-50℃之间，将 中间体置于滴液漏斗中，缓慢滴加入水中，待中间体完全滴完之后，将温度升至60℃ 保持10分钟，用盐酸调节乳液PH值，直至乳液呈无色透明为止（一般PH=6时，乳液 为无色透明），最后的到了阳离子水性聚氨酯乳液。
FA1004型电子天平 Electronic Weighing Balances 精度0。0001g 上海精密科学仪器有 限公司
DHG-9070A烘箱
DHG-9053A型电热恒 温鼓风干燥箱
Electrically-heated Blast Desiccator
0—1000℃ 0--200℃
沪粤科学仪器厂 上海医用恒温设备厂