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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。
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。
![水性聚氨酯胶黏剂改性方法分析[论文]](https://img.taocdn.com/s1/m/32e387c5050876323112125a.png)
水性聚氨酯胶黏剂的改性方法分析摘要：水性聚氨酯胶黏剂具有优良的化学黏结力，简便的粘结工艺，稳定性好，抗低温等优点，但是它自身具有一定的缺点。
水性聚氨酯胶黏剂初黏力较低、耐水性相对较差、硬度低等缺点。
为解决这些问题，我国的科研机构及科研人员不断加强对水性聚氨酯胶黏剂改性方法的研究，并取得了一定的成就。
本文主要介绍了一些水性聚氨酯胶黏剂的改性方法，并对其优缺点进行对比，以找出各种改性方法的适用领域，研究其发展趋势。
关键词：水性聚氨酯胶黏剂改性方法水性聚氨酯是一种把水当作分散介质的聚氨酯体系。
水性聚氨酯胶黏剂的溶剂为水，具有无污染，无毒性，良好的相容性，优良的机械性能，容易改性等优点，因而被当作环保型涂料和胶黏剂而得到广泛的应用。
尽管水性聚氨酯胶黏剂有很多的优点，但是仍然无法避免出现不足之处。
水性聚氨酯胶黏剂的成膜速度相对较慢，初黏力较低等缺点，另外水性聚氨酯胶黏剂还存在着较差的耐水性和耐溶剂性，硬度较低，手感不佳等缺点。
因此，多年来我国的研究机构和研究人员都对水性聚氨酯胶黏剂的改性进行深入研究，旨在提高水性聚氨酯的性能，改进不足，扩大应用领域。
目前，国内外的水性聚氨酯胶黏剂改进方法主要有环氧树脂改性、有机硅改性、丙烯酸改性、纳米材料改性等。
一、国内外水性聚氨酯胶黏剂的研究现状及存在的问题水性聚氨酯胶黏剂虽然无毒环保，但是其在具体的使用当中仍然存在着许多的问题，有待进一步的改进。
1.1固含量相对较低当前我国的水性聚氨酯胶黏剂中固含量比较低，大多数仅仅占30%左右，致使水性聚氨酯胶黏剂的干燥速度降低，同时运输费用增高。
提高其固含量，有利于提高它的干燥速度，但是这通常又会引起黏度过大，乳液分散相对困难，降低稳定性等问题。
如何解决这些问题，是研究者们的一个重要课题。
1.2 固化速度相对较慢因水性聚氨酯胶黏剂的分散介质是水，而水的挥发速度和干燥速度比较慢，这导致水性聚氨酯胶黏剂的固化速度变慢，增加了能量的消耗，同时生产效率也有了很大的降低。
高性能水性环保聚氨酯胶粘剂及施工工艺目前，世界合成胶粘剂发展的趋势突出表现为环保和高性能化[1]。
随着环保法规的日趋严格，各发达国家大力研制水性胶粘剂。
由于水性聚氨酯胶粘剂的综合性能优越，在各类水性胶粘剂中独树一帜，近年来受到国内外的广泛关注，特别是高性能水性聚氨酯胶粘剂的开发研究已成为热点课题。
1、水性聚氨酯水性聚氨酯是配制水性聚氨酯胶粘剂的基础物质和关键组分，它的性能直接决定胶粘剂的最终性能。
根据粒子所带电荷种类，水性聚氨酯可分为阴离子，阳离子，非离子三种类型。
水性聚氨酯的制备一般是先合成一定分子量的聚氨酯预聚体，然后在剪切力作用下将预聚体分散在水中。
目前其制备方法以亲水单体扩链、自乳化法为主(所谓亲水单体扩链法)，即在聚氨酯预聚体的分子结构中引入亲水性扩链剂，所得聚合物无需外加乳化剂就能直接分散于水中形成水性聚氨酯。
亲水单体扩链法的合成工艺有溶剂法、预聚物分散水中扩链法、熔融分散缩聚法等。
早在四、五十年代，水性聚氨酯已有少量的研究，但由于贮存稳定性差等原因，这项研究工作进展不大，直到1972年德国Bayer公司正式将聚氨酯水分散液作为皮革涂料后，才开始迅速发展[8]。
据报道，1992年至1997年间水性聚氨酯的年平均增长率为8％[9]。
我国从70年开始研究水性聚氨酯，近年来研究工作也十分活跃[10]。
研制工作具有以下特点：(1)从产品结构来看，主要是乳液型，水溶性次之，胶乳型则不常见。
(2)从原料来看，多元醇主要用聚醚型，聚酯型次之，聚碳酸酯极少见。
异氰酸酯的品种更少，只有TDI，HDI、MDI仅见报道。
扩链剂多用醇类，胺类较少使用。
(3)从制备方法及种类来看，一般是自乳化，羧酸型、阴离子体系；外乳化，磺酸型，季铵盐型乳化体系较少；熔融分散，固体自发分散法等则未涉及。
(4)从理论与应用角度来看，着重应用开发，理论研究很少。
欲配制高性能水性聚氨酯胶粘剂，必须制备高性能水性聚氨酯。
大多数水性聚氨酯主要是线性热塑性聚氨酯，由于其涂膜没有交联，分子量较低，因而耐水性，耐溶剂性，胶膜强度等性能还较差。
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。
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”。
有机硅改性水性聚氨酯的研究一、本文概述随着环保理念的深入人心和科学技术的不断进步，水性聚氨酯作为一种环境友好型高分子材料，在涂料、胶粘剂、皮革涂饰剂、纸张处理剂、纤维处理剂以及高分子膜等多个领域得到了广泛应用。
然而，传统的水性聚氨酯在某些性能上仍存在一定不足，如耐水性、耐溶剂性、耐候性等方面的性能有待提升。
因此，通过改性提高水性聚氨酯的性能成为了研究的热点。
有机硅材料以其独特的结构和性能，如良好的耐水性、耐候性、耐化学腐蚀性等，成为了改性水性聚氨酯的理想选择。
有机硅改性水性聚氨酯不仅继承了水性聚氨酯的环保性，还大幅提升了其耐水、耐候等性能，拓宽了其应用领域。
本文旨在深入研究有机硅改性水性聚氨酯的制备工艺、性能表征及应用性能，探讨有机硅改性对水性聚氨酯性能的影响机理。
通过系统的实验研究和理论分析，为有机硅改性水性聚氨酯的工业化生产和应用提供理论支持和技术指导。
本文也期望通过这一研究，为推动水性聚氨酯材料的发展和应用做出一定的贡献。
二、有机硅改性水性聚氨酯的制备方法有机硅改性水性聚氨酯的制备主要涉及到有机硅化合物的引入和水性聚氨酯的合成两个主要步骤。
以下将详细介绍这一制备过程。
需要选择适合的有机硅化合物进行改性。
常见的有机硅化合物包括硅烷偶联剂、聚硅氧烷等。
这些化合物具有良好的耐水、耐候和耐化学腐蚀性能，能够有效提高水性聚氨酯的性能。
在选择有机硅化合物后，需要进行适当的处理，如水解、醇解等，以使其能够更好地与水性聚氨酯反应。
水性聚氨酯的合成通常采用预聚体法。
将异氰酸酯与多元醇进行预聚反应，生成预聚体。
然后，在预聚体中加入扩链剂、催化剂、水等，进行链扩展和乳化，最终得到水性聚氨酯乳液。
在合成水性聚氨酯的过程中，将处理后的有机硅化合物引入反应体系。
有机硅化合物可以与预聚体中的异氰酸酯基团发生反应，形成硅氧键，从而将有机硅链段引入水性聚氨酯分子链中。
通过控制有机硅化合物的加入量和反应条件，可以实现对水性聚氨酯性能的调控。
丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展简述了丙烯酸酯改性水性聚氨酯4种常用的改性方法：嵌段共聚改性、接枝共聚改性、核-壳乳液聚合改性和互穿聚合物网络改性（IPN）；综述了国内外丙烯酸酯改性水性聚氨酯研究进展。
标签：水性聚氨酯；丙烯酸酯；改性1 前言聚氨酯（PU）性能优异，具有良好的力学性能、耐磨性、柔韧性、耐化学品性，附着力强、成膜温度低、保光性好，可以室温固化，因此在涂料、胶粘剂及油墨等许多领域都得到广泛的应用[1，2]。
目前聚氨酯油墨、胶粘剂等多以溶剂型为主，有机挥发物（VOC）对大气污染，严重破坏了人类的生态环境[3，4]。
水性聚氨酯（WPU）以水为分散介质，不含有机溶剂，不燃、无毒、不污染环境、易运输保存，使用方便且软硬度可调、耐低温、耐磨性好及粘附力强，特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷品[5～7]。
然而，WPU还存在耐水性差、耐高温性能不佳、固含量低等缺点。
为了提高乳液及膜性能，扩大应用范围，需对PU乳液进行适当的改性。
丙烯酸酯乳液具有较好的耐水性、耐候性，但存在硬度大、不耐溶剂等缺点。
用丙烯酸酯对WPU改性，可优势互补[8～10]。
2 丙烯酸酯改性WPU的方法目前，丙烯酸酯改性WPU的主要制备方法有嵌段共聚、接枝共聚、核-壳乳液聚合和互穿聚合物网络（IPN）[11]。
2.1 嵌段共聚丙烯酸酯嵌段共聚改性WPU的方法主要有双预聚体法和不饱和化合物封端法2种[12]。
双预聚体法是用丙烯酸酯改性WPU的较早的方法之一，此法首先制得含羧基和羟基的聚丙烯酸酯，再制备以—NCO封端的水性聚氨酯预聚体溶液，然后水性聚氨酯预聚体溶液和聚丙烯酸酯反应，最后进行扩链，即可得到嵌段共聚物。
不饱和化合物封端法是用具有C=C的不饱和化合物对水性聚氨酯预聚体封端，再与丙烯酸酯单体共聚[13]。
任天斌等[14，15]以甲苯二异氰酸酯、聚异丙二醇、甲基丙烯酸羟乙酯及二羟甲基丙酸为原料，通过分子设计合成了带有双键的阴离子水性聚氨酯预聚体（APUA）可聚合乳化剂。
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》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。
水性聚氨酯的改性及水性聚氨酯涂料于良民,王秀娟(中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室,山东青岛266003)摘 要:介绍了几种水性聚氨酯的改性技术,并对水性聚氨酯涂料的配制及其应用作了相关概述。
关键词:水性聚氨酯;改性;应用中图分类号:T Q32314;T Q63017 文章标识码:A 文章编号:1002-7432(2007)04-0044-03Modi fication of w aterborne polyurethane and w aterborne polyurethane coatingY U Liang -min ,W ANG X iu -juan(K ey Laborarory o f Marine Chemistry Theory and Technology ,Ministry o f Education ,Ocean Univer sity o f China ,Qingdao 266003,China )Abstract :Several m odifications of waterborne polyurethane were reviewed 1Then the formula and the application of water 2borne polyurethane coating were intruduced 1The m odification method included adjusting formula ,cross -linking ,add 2ing adjuvant and blending with s ome com pounds including acrylic resin ,epoxy resin ,silicon resin.The application field included m obile coating ,and building coating.K ey w ords :waterborne polyurethane ;m odification ;application 【收稿日期】2006-10-18;【修回日期】2007-06-04【作者简介】于良民(1964—),男,山东荣成人,教授,博士生导师,长期从事环保型海洋防护材料的研究开发工作,主持或参加完成国家和省部级科技攻关及其他项目二十余项。
“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（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。
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]。
因此，它的应用领域极为广阔，从航天技术到人们的衣食住行，几乎渗透到社会的各个方面。
水性聚氨酯是以水代替有机溶剂为分散介质的新型聚氨酯体系，同属于聚氨酯体系，但对环境无污染、不易着火和中毒、节省资源和能源的材料[3-5]。
和许多聚氨酯材料一样，聚氨酯和水是不相容的，但通过特殊处理或改性可以分散在水中。
最常用的是把离子基团引入到聚氨酯的分子链段上来，因为离子基团是天然亲水并起着内乳化剂的作用。
通常依其外观和粒径，将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液（solutions，<0.001um，全透明）、聚氨酯分散体（dispersions，粒径0.001-0.lum，半透明）和聚氨酯乳液（emulsions，粒径>>0.lum外观白浊），有人也称水性（或水系）聚氨酯或水基聚氨酯。
目前的实际应用中，以水基聚氨酯分散体最多，尤其在涂料、油墨、皮革、染整、纺织等方面[1-3]。
1.3 水性聚氨酯的研究进展水性聚氨酯的研究开始于上个世纪四十年代，西德科学家Schlack于1943年在乳化剂或保护胶体存在下，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[6]。
1953年DuPont公司的Wyandorl将由二异氰酸酯和聚酯多元醇制备的聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水中，用二胺扩链，也制备成了水性聚氨酯。
1967年PU乳液首次实现工业化并在美国市场问世，1972年Bayer公司率先将PU水乳液用作皮革涂饰剂，水性PU开始成为重要商品[7]。
1975年研制成功的自乳化型水性聚氨酯，使性能得到大幅度提高，同时也拓宽了水性聚氨酯的应用领域。
与应用同步，水性聚氨酯的理论也同步发展。
70年代开始出现有关水性聚氨酯体系的稳定机理、相转变过程、结构和性能关系等方面的理论研究报告。
进入90年代以后，由于人们对环境问题的日益关注，水性聚氨酯的发展进入高潮，应用和理论研究都得到飞速发展。
现今已有很多种类的水性聚氨酯产品，成功地应用于轻纺、印染、皮革加工、涂料、胶粘剂、木材加工、建筑、造纸等行业。
总之，国外水性聚氨酯由于科研力量雄厚，研究开发时间早，基础研究深入，其主要特点是：品种齐全，配套可选，综合性能好，性能稳定。
相对于国外的水性聚氨酯研究，国内起步较晚但发展较快，其生产和应用也很有限。
我国国内水性聚氨酯的研究开始于上世纪七十年代，1976年沈阳皮革研究所最早研制出用于皮革涂饰用的水分散性聚氨酯。
此后相继有北京5#乳液、天津皮革所的PU-1型乳液及PU型乳液皮革涂饰材料的生产。
进入八十年代后，水性聚氨酯的研究进入快速发展期，许多研究院所、大专院校参与到水性聚氨酯的研究中来，诸如：安徽大学、化工部晨光研究所、中科院成都有机所、成都科大、江苏化工研究所，山东省化工研究所、山西化工研究所、华东理工大学、西北轻工业学院、湖北大学等都相继开展了水性聚氨酯的研究。
已经有大量的产品被开发出来，但是与国外相比尚存在着一定差距。
1.4 水性聚氨酯的特点与制备1.4.1 水性聚氨酯的特点由于水性聚氨酯不仅继承了一般聚氨酯所固有的高强度、耐摩擦、柔韧性和耐疲劳性等的优异性能，还具有以下的优点：（1）大多数水性聚氨酯无溶剂、无臭味、无污染，具有不燃、成本低等优点；（2）大多数单组分水性聚氨酯产品中不含有-NCO基团，主要是靠分子内极性基团产生内聚力和粘附力，水分挥发后固化。
水性聚氨酯中含有羧基、羟基等基团，也可引入其它反应性基团，适宜条件下可参与反应，使树脂产生交联。
加交联剂则组成双组分体系；（3）除了外加的高分子增稠剂外，影响水性聚氨脂粘度的主要因素有乳液粒径、离子电荷性质及数量等。
聚合物分子上的离子及反离子（指溶液中的与聚氨酯主链、侧链中含有的离子基团相反的自由离子）越多，粘度越大；而固含量（树脂质量分数）、聚氨酯树脂的分子量等影响溶剂型聚氨酯树脂粘度的因素对水性聚氨酯粘度的影响并不明显。
固体含量相同时，水性聚氨酯的粘度较溶剂型聚氨酯小；（4）由于水的挥发性比有机溶剂差，故水性聚氨酯胶粘剂干燥较慢，并且由于水的表面张力大，对表面疏水性的基材的润湿能力差。
由于大多数水性聚氨酯是由含亲水性的聚氨酯为主要的固体成分，且有时还含水溶性助剂（如增稠剂等），胶膜干燥后一般须形成一定程度的交联，否则耐水性不佳；（5）水性聚氨酯可与多种水性树脂混合，以改进性能或降低成本。
此时应注意离子型聚氨酯的离子性质，如酸碱性，否则可能引起凝聚。
因受到聚合物间相容性或在某些溶剂中的溶解性的影响，溶剂型聚氨酯只能与为数有限的其它树脂共混；（6）水性聚氨酯产品气味小，可用水稀释，操作方便，易于清理；而溶剂型聚氨酯在使用中有时还需耗用大量溶剂，特别是双组分涂料或胶的清理也不及水性胶方便。
1.4.2 合成水性聚氨酯的主要原料水性聚氨酯制备所用的原料品种繁多，其中主要原料如下：（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有聚醚二元醇、聚酯二元醇，同时还可使用聚醚三元醇、低枝化度聚酯多元醇等低聚物多元醇。
由聚醚制得的聚氨酯低温柔顺性好，耐水性较好，而用聚酯制得的聚氨酯粘结强度高、粘结力好，但由于聚酯本身的耐水性比聚醚差，所以一般的聚酯型聚氨酯的耐水性不好。
我国开发的聚氨酯大多数都是以聚氧化丙稀二醇为主要原料的聚氨酯。
制备聚氨酯除常用的聚醚和聚酯二元醇外，还可以选用聚四氢呋喃醚二醇、聚碳酸酯二醇等二元醇，聚四氢呋喃型和聚碳酸酯型的聚氨酯性能优越，但由于价格较高，限制了它们的使用。
（2）异氰酸酯制备聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯有甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯（MDI）等芳香族二异氰酸酯，以及异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、1，6己二异氰酸酯（HDI）、二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）、甲基环己基二异氰酸酯（HTDI）等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。
由于芳香族二异氰酸酯的反应活性比较高，一般反应的温度都比较低，所得到的聚氨酯的耐热性较好，机械性能比较高，但耐水解性不如脂肪族和脂环族聚氨酯，且所制得的聚氨酯在紫外线的作用下，会发生黄变而影响其使用范围。
而由脂肪族或脂环族二异氰酸酯所制得的聚氨酯耐水解性较好，所制成的聚氨酯产品的贮存稳定性好，耐黄变性能好。
（3）扩链剂水性聚氨酯制备中常常使用扩链剂，其中可引入离子基团的亲水扩链剂有：二羟甲基丙酸（DMPA）、二羟基半酯、磺酸盐型扩链剂、阳离子型扩链剂：除了这些特种的扩链剂外，还有1，4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇乙二胺、乙二胺、水合胁等。
合成水性聚氨酯预聚体最常用的扩链剂为DMPA，可以使PU分子链引入亲水性基团。
合成过程中一般将DMPA溶解于N-甲基吡咯烷酮。
由DMPA扩链的聚氨酯预聚体可以在不外加乳化剂的情况下，借助强剪切力分散于水中，形成稳定聚氨酯乳液。
胺类扩链剂与异氰酸酯的反应活性比水高，可将二胺扩链剂溶于水中或制成酮亚胺，在乳化分散的同时酮亚胺与水反应释放出二胺进行扩链反应。
（4）其他原料在聚氨酯的合成过程中，常加入一定量的催化剂、有机溶剂、中和剂等。
其中催化剂有有机锡类催化剂，如：二月桂酸二丁基锡（DBTDL）、辛酸亚锡：叔胺类催化剂，如：三乙胺、二乙烯三胺、三乙醇胺、乙醇胺、N，N’-二甲基环己胺等。
水性聚氨酯合成过程中DMPA所引入的羧基在高速分散时，必须进行中和，使羧基中和成盐，从而便于聚氨酯预聚体能很好的分散于水中。
其中成盐剂有NaOH、KOH、氨水、三乙胺（TEA）等。
一般是将成盐剂配成稀碱水溶液，将预聚体倒入该水溶液中，借助高速分散强大的剪切力，使预聚体进行乳化的同时进行中和分散。
也可以在剧烈搅拌下将含成盐剂的稀水溶液倒入预聚体中，使预聚体乳化、扩链、分散得到聚氨酯稳定体系。
1.4.3 水性聚氨酯的制备水性聚氨酯通常采用预聚体法合成。
由于合成聚氨酯的异氰酸酯容易和水反应，所以聚氨酯的合成不能象聚烯烃那样用乳液聚合得到水分散体，从乳化方法上，聚氨酯乳液的制备可分为自乳化法（或内乳化）和外乳化法两种。
外乳化法又称强制乳化法[8]，若分子链中仅含有少量不足以自乳化的亲水性链段或基团，或完全不含亲水性成分，此时必须添加乳化剂，才能得到乳液，这种方法由于分散粒径较大且不够稳定，已逐渐被淘汰。
自乳化法[9]又称内乳化法，是指聚氨酯链段中含有亲水成分，如羧酸基团、磺酸基团、季胺盐等阴阳离子亲水基团或聚乙二醇等非离子亲水基团，因而无需乳化剂即可形成稳定乳液的方法。
