水性聚氨酯改性研究新进展及其应用_马兆国
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水性聚氨酯胶粘剂国内研究进展水性聚氨酯胶粘剂是一种环保型、无毒、无味、无挥发有机物的新型胶粘剂,随着人们对环境保护意识的不断提高和对产品质量要求的不断提升,水性聚氨酯胶粘剂得到了广泛的应用。
本文将对水性聚氨酯胶粘剂国内研究进展进行分析与总结,以期能够更好地推动该领域的发展。
一、水性聚氨酯胶粘剂的概述水性聚氨酯胶粘剂是以聚氨酯为主要基料,与水为溶剂,再加入一定的添加剂制成的一种新型环保型粘接材料。
与传统的有机溶剂型聚氨酯胶粘剂相比,水性聚氨酯胶粘剂具有不易燃、成本低、环保性好等优点,已广泛应用于汽车、家具、包装、建筑等领域。
二、水性聚氨酯胶粘剂的国内研究现状1. 水性聚氨酯胶粘剂的材料研究在水性聚氨酯胶粘剂的研究中,材料的选择是一个至关重要的环节。
国内研究者通过优化聚氨酯树脂的种类和结构,改进交联剂的配方,提高了水性聚氨酯胶粘剂的性能,使其具有更好的粘接性和机械性能。
2. 水性聚氨酯胶粘剂的生产工艺研究水性聚氨酯胶粘剂的生产工艺对产品质量具有重要影响。
国内研究者通过改良反应条件和生产工艺,优化了水性聚氨酯胶粘剂的生产工艺,提高了产品的稳定性和性能。
4. 水性聚氨酯胶粘剂的应用研究水性聚氨酯胶粘剂的应用研究是国内研究的一个重要方向。
国内研究者通过开发新的应用领域和优化应用工艺,推动了水性聚氨酯胶粘剂在汽车、家具、包装、建筑等领域的应用。
三、水性聚氨酯胶粘剂国内研究的发展趋势1. 环保性更高随着环保意识的提高,水性聚氨酯胶粘剂的研究将更加注重其环保性能,包括减少挥发有机物(VOC)排放、降低对环境的影响等方面。
2. 功能性更好水性聚氨酯胶粘剂的功能性将成为其研究的重点方向,包括提高粘接强度、耐高温性能、耐候性能等方面,以满足不同领域的需求。
3. 多样化应用水性聚氨酯胶粘剂将会在国内更多的领域得到应用,包括电子、航空航天、轨道交通等高新技术领域。
4. 自主创新能力水性聚氨酯胶粘剂国内研究将更加注重自主创新,提高自主研发能力,加强自主品牌建设,推动中国水性聚氨酯胶粘剂产业的发展。
纳米材料改性水性聚氨酯的研究进展综述了纳米材料改性水性聚氨酯几种常用方法的特点和研究进展,指出了纳米材料改性水性聚氨酯存在的问题。
标签:水性聚氨酯(WPU);纳米材料;方法;改性1 前言近年来,随着人们环保意识的增强,水性聚氨酯(WPU)受到越来越多学者的关注。
WPU是以水为分散介质的二元胶态体系,具有不污染环境、VOC(有机挥发物)排放量低、机械性能优良和易改性等优点,使其在胶粘剂、涂料、皮革涂饰、造纸和油墨等行业中得到广泛应用[1~4]。
但在制备WPU过程中由于引入亲水基团(如-OH、-COOH等),因此存在固含量低,耐水性、耐热性和耐老化性差等缺陷,从而限制了其应用范围。
纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等特殊性质,为各种材料的改性开辟了崭新的途径。
通过纳米材料改性的WPU,其成膜性、耐水性和耐磨性等性能均得到显著提高[5]。
2 纳米材料改性WPU的方法2.1 共混法共混法即纳米粒子在WPU中直接分散。
首先是合成各种形态的纳米粒子,再通过机械混合的方法将纳米粒子加入到WPU中。
但在该方法中,由于纳米粒子颗粒比表面积大,极易团聚。
为防止纳米粒子团聚,科研工作者对纳米材料进行表面改性来提高其分散性,改善聚合物表面结构以提高其相容性。
李莉[6]等利用接枝改性后的纳米SiO2和TiO2与WPU共混,制备了纳米材料改性水性WPU乳液。
研究发现,纳米粒子在乳液中分散均匀,无团聚现象;改性后的WPU乳液力学性能比未改性前得到改善和提高;当纳米粒子添加量为0.5%时,WPU乳液的力学性能最佳,吸水性降低了70%,添加的纳米粒子对波长290~400 nm的紫外光有吸收。
李文倩[7]等采用硅烷偶联剂(KH560)对纳米SiO2溶胶进行表面改性,然后将其与WPU共混制备出了WPU/SiO2复合乳液,考查了改性纳米溶胶含量对复合乳液及其涂膜性能的影响。
结果表明,当纳米SiO2/KH560物质的量比为6:1时,改性后的纳米SiO2溶胶的粒径最小且分布较均一。
水性聚氨酯研究报告引言水性聚氨酯(waterborne polyurethane,简称WPU)是一类具有良好环保性能的高分子材料,在涂料、胶黏剂、弹性体等领域具有广泛的应用。
本报告旨在介绍水性聚氨酯的研究进展、制备方法、特性以及应用前景,促进对水性聚氨酯的进一步研究和开发。
1. 水性聚氨酯的制备方法水性聚氨酯的制备方法主要包括亲水基团引入法、无溶剂法和乳液聚合法等。
其中,乳液聚合法是目前较为常用的方法,具体流程如下: 1. 选择合适的聚醚多元醇和二元异氰酸酯作为主要原料。
2. 在适当的温度和条件下,将聚醚多元醇和二元异氰酸酯进行预聚合反应,形成醇胺预聚体。
3. 将醇胺预聚体与水相稳定体系(包括乳化剂和乳化助剂)进行乳化,得到水性聚氨酯乳液。
4. 进行乳液的脱溶剂化,其中常用的方法有真空蒸馏法、半透膜脱溶法等。
2. 水性聚氨酯的特性水性聚氨酯具有以下几个显著特性: - 环保性:相对于传统的溶剂型聚氨酯,水性聚氨酯具有低挥发性,减少了有机溶剂的使用,符合环保要求。
- 优异的物理性能:水性聚氨酯具有良好的柔韧性、强度和耐候性等物理性能。
- 良好的附着力:水性聚氨酯能够与不同类型的基材形成牢固的结合,提供优异的附着力。
- 调控性能:水性聚氨酯可以通过调整主链结构、交联机理和配方等方式,实现对其性能的调控。
3. 水性聚氨酯在涂料领域的应用水性聚氨酯在涂料领域具有广泛的应用前景,主要体现在以下几个方面: 1. 家具涂料:水性聚氨酯具有优良的耐刮擦性、耐磨损性和耐化学药品腐蚀性,适用于家具表面的涂装。
2. 木器涂料:水性聚氨酯可用于室内外木器的装饰和保护,具有优异的抗紫外线性能和耐候性能。
3. 金属涂料:水性聚氨酯具有优异的耐蚀性和防锈性能,适用于金属表面的防腐涂料。
4. 汽车涂料:水性聚氨酯可以作为汽车涂料的基材,具有良好的附着力、耐候性和耐化学腐蚀性。
4. 水性聚氨酯在胶黏剂领域的应用水性聚氨酯在胶黏剂领域也具有广泛的应用前景,如下所示: 1. 木工胶:水性聚氨酯胶黏剂用于木工胶可以提供优良的粘接强度和耐候性。
水性聚氨酯涂料技术研究进展水性聚氨酯涂料是一种环境友好型涂料,具有优异的性能和广泛的应用前景。
随着人们环保意识的不断提高,水性聚氨酯涂料的研究和应用愈加受到。
本文将综述水性聚氨酯涂料的背景、研究现状、研究方法、研究结果、结论与展望以及水性聚氨酯防腐涂料的发展历程可以追溯到20世纪90年代初,当时人们开始环保和健康,推动了水性涂料的研究和开发。
随着技术的不断发展,水性聚氨酯防腐涂料的应用范围越来越广泛,涉及到石油、化工、冶金、汽车、船舶、桥梁等领域。
目前,国内外对于水性聚氨酯防腐涂料的研究主要集中在配方设计、工艺流程、原料选择、质量控制等方面。
在配方设计方面,水性聚氨酯防腐涂料的成膜物质以聚氨酯为主,同时还需要加入各种功能助剂和填料,以改善涂料的性能。
在工艺流程方面,水性聚氨酯防腐涂料的制备主要涉及混合、搅拌、研磨、过滤等步骤。
在原料选择方面,需要选择低毒性、高性能的原料,以确保涂料的安全性和稳定性。
在质量控制方面,需要对涂料的成分、性能和稳定性进行严格把控,确保产品的质量。
目前,水性聚氨酯防腐涂料已经取得了显著的研究成果。
涂层的防腐性能、物理机械性能、耐化学试剂性能等指标均得到了显著提升。
水性聚氨酯防腐涂料还具有很好的耐磨性、耐候性和抗紫外线性能,可以在各种恶劣环境下使用。
展望未来,水性聚氨酯防腐涂料在工业防腐、海洋防腐、交通防腐等领域的应用前景十分广阔。
在工业防腐方面,水性聚氨酯防腐涂料可以应用于石油、化工、冶金等行业的设备防腐,提高设备的耐久性和安全性。
在海洋防腐方面,水性聚氨酯防腐涂料可以应用于船舶、码头、海上平台等设施的防腐蚀保护,提高海洋工程的安全性和可靠性。
在交通防腐方面,水性聚氨酯防腐涂料可以应用于汽车、火车、飞机等交通工具的防腐保护,提高交通工具的使用寿命和安全性。
水性聚氨酯防腐涂料的研究和应用进展顺利,已经得到了广泛应用。
未来,随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展,水性聚氨酯防腐涂料将会发挥更大的作用,为人类的生产和生活带来更多的便利和安全。
水性聚氨酯胶粘剂的改性及研究进展摘要:本文主要介绍了水性聚氨酯的特点和粘接机理,综述了水性聚氨酯胶粘剂的改性方法及其研究进展。
同时对水性聚氨酯胶粘剂的应用及发展方向进行了展望。
关键词:水性聚氨酯;胶粘剂;改性;应用0 引言以水为分散介质的胶粘剂,称为水性胶粘剂。
水性胶粘剂是胶粘剂的发展趋势之一,与溶剂型胶粘剂相比,其具有无溶剂释放,符合环境保护要求,成本低,不燃,使用安全等特点,因此受到国内外广泛重视。
水性聚氨酯(WPU)胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂,也称为水系聚氨酯或水基聚氨酯。
依照其外观和粒径,可将水性聚氨酯分为三类,见表1表1水性聚氨酯按外观和粒径分类外观粒径/μm聚氨酯水溶液透明<0.001聚氨酯分散液半透明0.001~0.1聚氨酯乳液白浊>0.1 其中,后两者在有关文献中并不并不严格区分,统称为聚氨酯分散液或聚氨酯乳液。
实际应用中,水性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多,水溶液少。
水性聚氨酯以水为基本介质,具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点,已受到人们的重视。
1 结构与特性1.1 结构特点聚氨酯的分子链一般由“软段”和“硬段”两部分组成,故聚氨酯又可看作一种含有软链段和硬链段的嵌段共聚物[2]。
其中,软段一般由低聚物多元醇(通常是聚醚、聚酯或聚烯烃二醇)组成,一般呈无规卷曲状态,其玻璃化温度低于室温,链段非常柔软,因而称之为柔性链段(或软段)。
而硬段由多异氰酸酯或其与小分子扩链剂组成,链段比较僵硬,常温下伸展成棒状,链段不易改变自己的构象,因而被称之为刚性链段(或硬段)。
1966年Cooper s.L.等由聚氨酯的线性粘弹性行为首先提出了聚氨酯的微相分离理论[3],指出,聚氨酯中存在大量氢键,聚氨酯独特的柔韧性和宽范围的物性可用两相形态学来解释:聚氨酯的硬段相起增强作用,提供多官能团度物理交联,软段基体被硬段耜区交联。
聚氨酯的优良性能首先是由于微相区形成的结果,而又不单纯是硬段与软段之间的氢键所致。
水性聚氨酯的改性研究进展刘杰,张然,杨建军,张建安,吴庆云,吴明元(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,安徽合肥230039) 收稿日期:2008-04-03作者简介:刘杰(1982-),男,研究生,主要从事水性高分材料方面的研究,通讯联系人:杨建军。
摘要:聚氨酯胶粘剂作为一类具有良好性能的高分子材料,在很多领域得到应用。
水性聚氨酯胶粘剂的问世,满足了日益严格的环保要求。
然而水性聚氨酯胶粘剂的耐水性、耐溶剂性、耐候性等较差。
本文介绍了目前国内外水性聚氨酯胶粘剂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、多重改性等,并指出了水性聚氨酯胶粘剂的发展趋势。
关键词:聚氨酯;聚丙烯酸酯;环氧树脂;有机硅树脂;改性中图分类号:T Q433.4+32;T Q436+.5 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2008)10-0038-04 聚氨酯(P U )胶粘剂是指分子链中含有氨酯(-NHCOO -)基和异氰酸酯(-NCO -)基的胶粘剂。
P U 胶粘剂主要分为多异氰酸酯和聚氨酯2大类,因为异氰酸酯基和氨酯基的极性、化学活泼性很强,因此它对多孔材料(泡沫塑料、皮革等)和表面光洁的材料(玻璃、金属等)有着良好的粘接力。
P U 胶粘剂具有耐低温优、柔韧性好、粘接强度高等优点,用途越来越广泛。
目前市场上的P U 胶粘剂以溶剂型为主,其缺点是有机溶剂易燃、易爆、易挥发、会造成空气污染,且具有一定的毒性[1,2]。
随着人们安全、环保意识的增强,水性P U 胶粘剂的开发和应用日益广泛。
水性P U 最早是由德国科学家Schlack 在1942年制备成功的,1967年在美国实现工业化,如今已广泛应用于印刷及食品包装等领域。
由于水性P U 以水为介质,因此具有无毒、不易燃、环境友好、成本较低等优点[3,4]。
但由于在分子结构中引入了-COOH 、-OH 等亲水性基团,故其耐水性较溶剂型差。
2011年第10期精细化工原料及中间体开发指南水性聚氨酯一般可分为水溶性、水分散体和乳液型三种,其以水为介质,体系中不含或含很少的有机溶剂,它们三者之间的差别在于聚氨酯大分子粒子在水中的分散形态的不同,但并没有不可逾越的界限。
水性聚氨酯区别于传统溶剂型聚氨酯的关键在于其以水为分散介质,因此要得到水性聚氨酯关键就是将聚氨酯水性化。
合成水性聚氨酯,一般先将低聚物二醇(或多元醇)、扩链剂和二异氰酸酯预聚反应,制成一定分子量的预聚体或高分子量聚氨酯树脂之后,再采用相转移方法将之溶解或乳化于水中。
水性聚氨酯合成的主要过程是用水溶性或亲水性大分子多元醇与多异氰酸酯反应,生成端异氰酸酯基的预聚体,在外力作用下,与水形成包水凝胶体而得到。
多数情况下,将水溶性端异氰酸酯基的预聚体与封闭剂反应生成封闭型聚氨酯预聚体,溶入水中便得到水溶性聚氨酯。
1水性聚氨酯的改性水溶性PU 涂膜的透气性和透水汽性比较差,作为顶层光亮剂在装饰方面仍不如溶剂性涂饰剂。
在已商品化的水性PU 中,大多是线型聚合物,常需要改性来增加膜的耐水、耐溶剂、耐化学品性以及力学性能。
这些性能的改进通过接枝或嵌接其他聚合物,外加或内置交联剂以及共混和形成互穿聚合物网络等手段来实现。
利用其他高分子材料对水性聚氨酯进行改性,可改善水性聚氨酯的耐水性、耐化学合成革用水溶性改性聚氨酯的研究与应用进展康永,柴秀娟(陕西金泰氯碱化工有限公司技术中心,陕西榆林718100)摘要:水性聚氨酯是上个世纪60年代发展起来的高分子材料,由于其优异的性能,越来越受到人们的青睐。
水性聚氨酯,以水为介质,安全不燃烧,低公害、它保留了传统溶剂型聚氨酯的一些优良性能,如良好的耐磨性、柔韧性、耐低温性和耐疲劳性等,对纸张、木材、纤维板、塑料薄膜、金属、玻璃、皮革、纺织品等都有良好的粘附性、应用范围广。
面向二十一世纪,水性聚氨酯朝着环保型、涂装经济型和低毒害方向发展。
本文综述了水溶性改性聚氨酯的制备方法、水溶性改性聚氨酯的应用。