水性聚氨酯拉伸性能的研究
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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-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究》篇一水性聚氨酯-纳米SiO2复合材料制备及老化性能研究一、引言随着科技的进步和环境保护意识的提升,环保型水性聚氨酯材料因具有优异的物理机械性能、良好的耐候性和环保性,在涂料、胶黏剂、皮革、纺织等领域得到了广泛应用。
近年来,通过引入纳米材料来改善水性聚氨酯性能已成为研究热点。
本篇论文以水性聚氨酯与纳米SiO2的复合材料为研究对象,通过实验对其制备过程和老化性能进行深入的研究。
二、材料与方法1. 材料水性聚氨酯(WPU)、纳米SiO2、助剂等。
2. 制备方法(1)将水性聚氨酯与适量的纳米SiO2混合,通过机械搅拌使其均匀分散;(2)加入适量的助剂,提高复合材料的稳定性和性能;(3)在适当的温度和压力下,将混合物进行热处理,制备出复合材料。
3. 实验方法采用红外光谱、扫描电镜等手段对复合材料的结构与性能进行表征;通过加速老化实验,研究其老化性能。
三、结果与讨论1. 复合材料的制备通过上述方法成功制备了水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料。
实验过程中发现,纳米SiO2的加入能够显著提高水性聚氨酯的稳定性,并改善其力学性能和耐候性能。
2. 复合材料的结构与性能(1)红外光谱分析表明,纳米SiO2与水性聚氨酯成功复合,两者之间存在化学键合作用;(2)扫描电镜观察显示,纳米SiO2在水性聚氨酯基体中分散均匀,有效提高了基体的力学性能和耐候性能;(3)力学性能测试表明,与未添加纳米SiO2的水性聚氨酯相比,复合材料具有更高的拉伸强度和更好的抗冲击性能。
3. 复合材料的老化性能通过加速老化实验发现,水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料具有优异的老化性能。
在紫外光、高温等恶劣环境下,复合材料的物理机械性能和耐候性能均表现出较高的稳定性。
这主要归因于纳米SiO2的加入,提高了水性聚氨酯的抗老化性能。
四、结论本篇论文通过实验研究了水性聚氨酯/纳米SiO2复合材料的制备过程及老化性能。
水性聚氨酯检测标准水性聚氨酯(PU)是一种广泛应用于涂料、胶粘剂、弹性体和密封材料等领域的重要材料。
随着环保意识的提高,水性PU在市场上的应用越来越广泛。
然而,由于水性PU的特殊性质,其检测标准也显得尤为重要。
本文将针对水性PU的检测标准进行详细介绍,以期为相关行业提供参考。
首先,水性PU的检测标准主要包括以下几个方面:1. 物理性能测试,包括涂层的硬度、耐磨性、拉伸强度、弹性模量等物理性能的测试。
这些测试可以通过一系列标准化的测试方法来进行,例如GB/T、ISO、ASTM等国际标准。
2. 化学成分测试,包括涂层中各种成分的含量、分子结构、化学稳定性等方面的测试。
这些测试需要借助于化学分析仪器,如质谱仪、红外光谱仪等,以确保水性PU产品的化学成分符合相关标准要求。
3. 环境适应性测试,包括水性PU在不同环境条件下的性能表现,如耐候性、耐腐蚀性、耐化学品性等方面的测试。
这些测试可以通过模拟实际使用环境的试验来进行,以评估水性PU在实际使用中的性能表现。
4. 生产工艺控制,包括水性PU生产过程中各个环节的控制要求,如原料质量控制、生产工艺参数控制、产品质量检验等方面的要求。
这些要求可以通过建立标准化的生产工艺流程和质量控制体系来实现。
总的来说,水性PU的检测标准是保证产品质量和性能稳定的重要手段。
只有严格遵循相关标准要求,并通过专业的检测手段进行验证,才能确保水性PU产品在市场上的竞争力和可靠性。
在实际生产中,企业应该重视水性PU检测标准的执行,建立完善的质量管理体系,加强对生产工艺和产品质量的控制,提高产品的稳定性和可靠性。
同时,还应加强与检测机构和研究机构的合作,不断优化产品检测方法和技术,提高产品的检测水平和技术含量。
总之,水性PU的检测标准是保证产品质量和性能稳定的重要保障。
只有严格遵循相关标准要求,并通过专业的检测手段进行验证,才能确保水性PU产品在市场上的竞争力和可靠性。
希望本文能对相关行业有所帮助,谢谢阅读。
浅谈聚氨酯防水涂料涂膜成型用成型框及脱模剂对其拉伸性能的影响发布时间:2021-07-05T11:24:49.750Z 来源:《基层建设》2021年第10期作者:孙鸽梅[导读] 摘要:聚氨酯防水涂料广泛应用于地铁、桥梁、房屋建筑等防水工程中。
上海同济检测技术有限公司上海 200092摘要:聚氨酯防水涂料广泛应用于地铁、桥梁、房屋建筑等防水工程中。
为确保防水涂料的质量符合国家有关标准的要求,将对所用材料进行施工自检,拉伸性能是聚氨酯防水涂料的主要质量控制指标之一。
所以,分析和研究影响聚氨酯防水涂料拉伸性能的因素具有十分重要的意义。
本文通过对聚氨酯防水涂料涂膜成型所用不同脱模剂与成型框时的拉伸性能的分析,选出最优方法,有效减小成型过程中脱模剂及成型框对聚氨酯防水涂料拉伸性能造成的影响。
关键词:聚氨酯防水涂料;脱模剂;成型框;拉伸性能;影响分析引言随着社会的进步和建筑技术的发展,建设量的大幅提高,市场对防水材料的需求日益增大。
质量是产品永恒的主题,近几年来,为了规范市场,保证防水材料的质量,各种防水材料产品标准陆续出台,间接地促使防水材料的产品质量有了显著的提高,直接地推动了整个防水行业的快速发展。
然而做好防水材料质量检测,对保证防水工程质量具有重大意义。
聚氨酯防水涂料与各种材料均有较好的粘结性能,在目前防水材料市场中使用最多的防水涂料之一——聚氨酯防水涂料的检测中,涂膜成型时的脱模问题成了各检测人员最大的困扰之一。
本文在聚氨酯防水涂料涂膜成型时采用不同系列的脱模剂和成型框,对涂覆不同系列的脱模剂、不同的成型框而成型的涂膜进行拉伸性能试验,对其试验结果进行分析。
1.概述聚氨酯防水涂料的主要作用是防潮、防漏、防渗,避免水和盐分对建筑物的侵蚀,保护建筑构件。
防水涂料的施工工艺质量优劣直接影响建筑物的使用功能和使用寿命。
聚氨酯防水涂料是将呈均匀粘稠、无凝胶结块的液状的物质,单组分或多组分(根据规定配比调配)混合均匀后涂布在基体表面,经溶剂或水份挥发或各组分间的化学变化后,形成具有一定强度和塑性的连续薄膜,使基层表面与空气、水隔绝,并能抵抗一定的水压力,从而起到基体的防水和防潮的作用。
聚氨酯拉伸实验报告范文实验目的本次实验旨在通过拉伸实验,了解聚氨酯在不同条件下的力学性能和拉伸特性。
实验原理聚氨酯是一种具有独特性能的弹性体材料,其力学性能受到多种因素的影响,如制备条件、化学结构等。
拉伸实验可以通过加载拉伸力来研究聚氨酯的拉伸性能。
在达到拉断强度时,记录载荷-应变曲线,以获取聚氨酯的力学性能参数。
实验装置与试样制备实验装置包括一台万能试验机和拉伸夹具。
试样使用聚氨酯板材,规格为100mm ×10mm ×3mm。
实验步骤1. 将试样夹紧在拉伸夹具中,确保夹具与试样之间均匀施加力。
2. 开始拉伸实验前,设置和校准万能试验机,确保其精确度和稳定性。
3. 开始实验,以固定的速度不断加载试样,记录载荷和试样长度的变化。
4. 在试样断裂前停止加载,并记录数据。
数据处理与分析根据实验中记录的载荷-应变曲线,可以计算出聚氨酯的各项拉伸性能参数,如拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率等。
根据载荷-应变曲线,可以得到应变与载荷的关系。
进一步分析曲线形态,可以得到材料的屈服点、拉断点等重要特征点。
计算屈服强度时,可选取一定的应变范围,通常为0.2%。
拉伸强度即为最大载荷,断裂伸长率为试样断裂前的伸长与初始长度之比。
结果与讨论经过实验,我们获得了聚氨酯的载荷-应变曲线,并计算了相关的力学性能参数。
根据实验数据,聚氨酯的拉伸强度为X MPa,屈服强度为Y MPa,断裂伸长率为Z%。
通过分析曲线形态,我们观察到聚氨酯在拉伸过程中呈现出弹性变形、屈服、塑性变形和断裂等阶段。
在达到屈服点后,材料开始发生塑性变形,直至最终断裂。
这些实验结果可以帮助我们更好地了解聚氨酯的力学性能和拉伸特性。
同时,也提示我们在实际应用中,需要根据具体要求选择合适的制备条件和使用环境,以确保聚氨酯的力学性能满足需求。
结论本次实验通过拉伸实验研究了聚氨酯的力学性能和拉伸特性。
实验结果显示,聚氨酯具有较高的拉伸强度、屈服强度和断裂伸长率。
水性聚氨酯在涂料领域广泛研究和应用0综述了水性聚氨酯涂料的主要特点和应用,介绍了防腐蚀水性聚氨酯涂料、防水水性聚氨酯涂料、防霉杀菌水性聚氨酯涂料、阻燃水性聚氨酯涂料、抗涂鸦水性聚氨酯涂料等功能性水性聚氨酯涂料的特点和研究进展,并指出了功能性水性聚氨酯涂料的热点研究方向。
关键词:水性聚氨酯涂料功能性涂料进展聚氨酯(PU)是由含羟基、羧基、氨基等官能团的化合物与含异氰酸酯基化合物反应得到的高分子化合物,分子主链中除含有许多重复的氨基甲酸酯键(-NHCOO-)外,还含有醚键、酯键、脲键、脲基甲酸酯键。
聚氨酯被誉为性能最优异的树脂,以其制得的涂料具有许多优异的性能,如高硬度、耐磨损、柔韧性好、耐化学品、附着力强、成膜温度低、可在室温固化等。
但是,传统的溶剂型聚氨酯涂料在制备和施工的过程中都需添加不少有机溶剂,对人类健康和环境造成危害。
此外,双组分聚氨酯涂料中游离的多异氰酸酯(如TDI)对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用,长期接触会引起慢性支气管炎等疾病。
因此,随着人们环保意识的加强和各国环保法律法规对挥发性有机化合物(VOC)排放量的限制,水性聚氨酯的研究与开发日益受到重视.水性聚氨酯是以水为分散介质,聚氨酯树脂溶解或分散于水中而形成的二元胶态体系,以其制备的水性聚氨酯涂料中不含或含有极少量的有机溶剂。
水性聚氨酯涂料,不仅具有无毒无臭味、无污染、不易燃烧、成本低、不易损伤被涂饰表面、施工方便、易于清理等优点,还具有溶剂型聚氨酯涂料所固有的高硬度、耐磨损等优异性能[3],因而在木器涂料、汽车涂料、建筑涂料、塑料涂料、纸张涂层以及织物和皮革涂饰等许多领域得到了广泛的应用。
为了满足人们在生产和生活方面对具有新型功能的水性涂料的需求,近年来,人们通过对水性聚氨酯改性或添加助剂开发出了许多具有特殊物理和化学性质的水性聚氨酯涂料,提高了水性聚氨酯涂料的功能性,扩大了水性聚氨酯涂料的应用范围。
本文综述了几种功能性水性聚氨酯涂料的最新研究进展。
水性聚氨酯-聚吡咯导电复合材料的制备及性能研究水性聚氨酯/聚吡咯导电复合材料的制备及性能研究引言:导电复合材料是一类具有优异电导性能和机械性能的材料,具有广泛的应用前景。
在众多导电材料中,水性聚氨酯和聚吡咯具有良好的导电性能和高度可调控的机械性能,因此成为制备导电复合材料的理想选择。
本文将对水性聚氨酯/聚吡咯导电复合材料的制备方法和性能进行研究和探讨。
一、水性聚氨酯和聚吡咯的性质水性聚氨酯是一种以水为分散介质的高分子材料,具有良好的可溶性和可调控的反应性。
聚吡咯是一种具有高导电性能和优异机械性能的高分子材料,广泛应用于传感器、电池等领域。
水性聚氨酯和聚吡咯的复合能够充分结合两者的优点,构建出具有导电性和可调控性能的导电复合材料。
二、制备方法1. 溶液共混法:将水性聚氨酯和聚吡咯固体溶解于有机溶剂中,加入适量的表面活性剂进行搅拌混合,形成均匀的溶液。
之后,将溶液进行加热蒸发,使有机溶剂逐渐蒸发,最终得到水性聚氨酯/聚吡咯导电复合材料。
2. 原位聚合法:将水性聚氨酯和聚吡咯的单体分别溶解于不同的溶剂中,然后将两种溶液混合,加入催化剂进行原位聚合反应。
最后,通过温度调控和反应时间控制反应的程度,形成高度可调控的导电复合材料。
三、性能分析1. 电导率:对制备得到的水性聚氨酯/聚吡咯导电复合材料进行电导率测试,结果显示导电复合材料具有较高的电导率,达到可应用的水平。
2. 机械性能:使用万能试验机对导电复合材料进行拉伸、弯曲等力学性能测试,结果表明导电复合材料具有较高的强度和韧性,能够满足实际应用的要求。
3. 稳定性:对导电复合材料进行稳定性测试,结果显示导电复合材料在一定温度和湿度条件下具有较好的稳定性,适用于一些特殊的环境。
四、应用前景水性聚氨酯/聚吡咯导电复合材料具有优异的导电性能和可调控性能,具有广泛的应用前景。
例如,在柔性电子领域,可以应用于可穿戴设备、柔性传感器等方面。
此外,在能源领域,导电复合材料可以用于电池电极材料的制备,提高电池的导电性和循环性能。
高性能水性聚氨酯涂料研究进展摘要:随着环保法规日益严格,水性聚氨酯涂料的应用越来越广,高性能水性聚氨酯涂料成为研究热点。
本文综述了目前高性能水性聚氨酯涂料的主要研究方向,并对高性能水性聚氨酯涂料未来的应用前景进行了展望。
关键词:高性能;水性聚氨酯涂料一、引言聚氨酯涂料是指以聚氨酯树脂作为主要成膜物质,在配以颜料、溶剂、催化剂、及其它辅助材料等所组成的涂料。
聚氨酯涂料具有较强的耐磨性、优良的附着力、优良的耐油、耐酸碱、耐水以及耐化学药品等耐腐蚀性能,因而广泛地应用于车辆、船舶、航空、电子、建筑、桥梁、机床、木器及室内装潢等领域的装饰和保护中。
聚氨酯涂料种类繁多,其中按分散介质或其形态分为溶剂型、无溶剂型、高固体性、水分散型、粉末涂料型等。
近年来,随着人们环保理念的增强和环保法规的日益严格,聚氨酯涂料市场也以绿色环保为发展方向,各种环保型涂料被相继开发并广泛应用。
到2025年,涂料行业总产量预计增长到3000万吨左右,其中环境友好型涂料品种将占涂料总产量的70%。
环保聚氨酯涂料中,水性聚氨酯涂料是是目前综合性能最好的防水涂料之一,具有成膜性好、延伸率大、粘结力强、耐油耐酸碱化学品和装饰性好等优良性能。
但是,水性聚氨酯涂料在成本、耐水性、与基材润湿性、施工与应用性能方面也存在许多缺点。
随着生活生产中对水性聚氨酯(WPU)涂料性能方面要求的提高,寻求高性能的水性聚氨酯涂料越来越受到广泛关注。
本文综述了目前高性能水性聚氨酯涂料的主要研究方向,并对未来的应用前景进行了展望。
二、高性能水性聚氨酯涂料研究进展目前,高性能水性聚氨酯涂料的研究主要集中在以下两个方向。
一是利用聚氨酯分子的可设计性,在聚氨酯链上引入特殊功能的分子结构,如含氟、含硅聚合物链,使涂膜具有更多的功能性,如优异的表面性能、耐高温性、耐水性和耐候性等;二是引入各种纳米粒子,增强复合涂料的性能。
具体研究情况如下。
2.1.1 有机硅改性水性聚氨酯涂料有机硅材料具有耐高低温、耐气候老化、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。
超支化水性聚氨酯的合成与性能研究韩文松【摘要】以季戊四醇为"核",N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯为支化单体,用逐步聚合的方法合成第三代超支化聚酯;将其引入到水性聚氨酯中,合成超支化水性聚氨酯;对其结构和性能用红外光谱、激光粒度分析仪、动态力学分析、X射线衍射、热重分析等进行表征.结果表明:超支化水性聚氨酯的粒径分布较水性聚氨酯的粒径分布宽;超支化水性聚氨酯和水性聚氨酯都为无定型结构;超支化水性聚氨酯的玻璃化温度在35℃左右,稍高于水性聚氨酯的玻璃化温度;超支化水性聚氨酯的热稳定性和力学性能优于水性聚氨酯.【期刊名称】《山东轻工业学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(030)005【总页数】6页(P14-19)【关键词】水性聚氨酯;超支化水性聚氨酯;超支化聚酯;合成【作者】韩文松【作者单位】齐鲁工业大学化学与制药工程学院,山东济南250353【正文语种】中文【中图分类】TQ323.4水性聚氨酯是利用多异氰酸酯(含-NCO基团)或其加成物与含活泼氢(主要是羟基中的活泼氢)的聚多元醇和亲水扩链剂等的加成反应制备的[1-2]。
水性聚氨酯的合成可分为:外乳化法和自乳化法。
目前,水性聚氨酯的合成多以自乳化法为主,即在聚氨酯大分子中引入-COOH、-SO3、-OH、-O-等亲水基团。
由于这些亲水基团的存在及聚氨酯树脂本身的一些不足之处,使水性聚氨酯产品在耐水、耐溶剂、耐候等方面表现较差,因此人门采用了各种方法对水性聚氨酯树脂进行改性[3-5]。
超支化聚合物是最近几十年发展起来的一种新型高分子材料,它具有高度支化的分子结构,分子间具有较少的链缠结,含有大量的末端官能团,具有粘度低、活性高、溶解性好等优点。
超支化聚合物已经被广泛应用于涂料、塑料加工、光电材料、纳米材料等许多领域[6-8]。
本文将超支化聚合物应用于水性聚氨酯,首先合成第三代超支化聚酯,将其在乳化过程中引入到水性聚氨酯中,得到超支化的水性聚氨酯;对其结构和性能用红外光谱、激光粒度分析、动态力学热分析、热重分析等进行了表征,并与未改性的水性聚氨酯在性能上进行了比较。
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。
一、实验目的1. 了解水性聚氨酯的制备原理和方法;2. 掌握水性聚氨酯的性能测试方法;3. 分析水性聚氨酯的性能影响因素。
二、实验原理水性聚氨酯是以水为分散介质,将聚氨酯链段通过物理或化学方法分散在水中的聚合物。
其制备方法主要有两种:自乳化法和自溶胀法。
本实验采用自乳化法制备水性聚氨酯。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:(1)聚酯多元醇(PBA)(2)双羟甲基丁酸(DMBA)(3)异氰酸酯(TDI)(4)水(5)引发剂(过硫酸铵)(6)分散剂(聚乙烯醇)2. 实验仪器:(1)磁力搅拌器(2)锥形瓶(3)温度计(4)移液管(5)分光光度计(6)凝胶渗透色谱仪(7)傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)(8)万能试验机四、实验步骤1. 按照实验配方,称取聚酯多元醇、双羟甲基丁酸、异氰酸酯、水和分散剂,放入锥形瓶中;2. 将锥形瓶放入磁力搅拌器中,开启搅拌器,缓慢加入引发剂;3. 在搅拌过程中,逐渐升温至一定温度,维持一定时间;4. 将混合物转移到另一个锥形瓶中,继续搅拌;5. 将混合物进行离心分离,得到水性聚氨酯乳液;6. 对制备的水性聚氨酯乳液进行性能测试,包括固含量、粒径、粘度、力学性能等。
五、实验结果与分析1. 固含量:通过测定水性聚氨酯乳液的固含量,可以了解其分散程度。
实验结果显示,制备的水性聚氨酯乳液固含量较高,说明分散效果较好。
2. 粒径:粒径是影响水性聚氨酯性能的重要因素。
实验结果显示,制备的水性聚氨酯乳液粒径较小,有利于提高其成膜性能。
3. 粘度:粘度是衡量水性聚氨酯乳液稳定性的重要指标。
实验结果显示,制备的水性聚氨酯乳液粘度适中,有利于其在实际应用中的使用。
4. 力学性能:通过测定水性聚氨酯胶膜的拉伸强度、撕裂强度等力学性能,可以了解其应用效果。
实验结果显示,制备的水性聚氨酯胶膜力学性能良好,满足实际应用需求。
5. FTIR分析:通过对水性聚氨酯进行FTIR分析,可以了解其结构特点。
实验结果显示,制备的水性聚氨酯具有典型的聚氨酯结构特征。
聚酯型水性聚氨酯的合成和性能研究以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚酯二元醇、二羟甲基丙酸等为主要原料合成了聚酯型水性聚氨酯乳液。
研究了三羟甲基丙烷(TMP),二羟甲基丙酸(DMPA),异氰酸酯基与羟基物质的量比(nNCO/nOH)等对水性聚氨酯耐水性能、稳定性以及力学性能等的影响。
结果表明,当nNCO/nOH为2,DMPA含量为6%,TMP 加入量0.6%,水性聚氨酯性能最佳。
标签:水性聚氨酯(WPU);TMP;吸水性;力学性能随着人们环保意识的提高以及对溶剂型涂料的控制越来越严格,开发无溶剂无污染的绿色涂料显得越发重要[1~4]。
聚酯型WPU因低污染、不易燃以及来源方便,在汽车内饰、房屋装修、纺织物整理等方面被广泛应用[5,6]。
但由于其耐水性差、力学性能不能达到要求,使其使用受到限制。
本实验以TMP为交联剂制备了聚酯型WPU。
探讨了NCO/OH物质的量比、DMPA用量和TMP用量对WPU吸水性和力学性能的影响。
1 实验部分1.1 主要试剂聚酯二元醇,工业级,烟台万华聚氨酯股份有限公司;二羟甲基丙酸(DMPA),化学纯,上海国药集团;三羟甲基丙烷(TMP),分析纯,科密欧化学试剂开发中心;2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI),工业级,武汉市江北化学试剂厂;三乙胺(TEA)、1、4-丁二醇(BDO)、二丁基二月桂酸锡,均为分析纯,上海国药集团;丙酮,分析纯,湖北奥升新材料科技有限公司。
1.2 WPU的制备在四口烧瓶内加入经过真空脱水处理的聚酯二元醇、TDI和适量催化剂,在85 ℃反应1.5 h。
降温至75 ℃加入适量丙酮降低黏度,加入一定量的DMPA反应2 h,再加入计量好的TMP保温反应2 h,冷却至30 ℃,用与DMPA等摩尔量的TEA进行中和30 min,在高速搅拌下加入含有一定量BDO的去离子水,反应45 min制得WPU乳液。
胶膜的制备:制备好的乳液在四氟乙烯板上流延成膜,在室温下放置4 h,再放入50 ℃烘箱中干燥20 h取出,备用。
水性聚氨酯拉伸强度制样的规范
随着科学技术的进步以及人们环保意识的增强,水性聚氨酯的应用已从涂饰剂逐步扩展到涂料、胶粘剂等领域,其优良的耐水性、耐候性、耐燃性以及耐化学腐蚀等等优点,使其成为水性树脂研究中的重点课题。
然而水性聚氨酯在应用中也伴随着例如物理性能差等缺点,以往的生产中通过提高体系异氰酸酯基与羟基(r 值)的比例,以增大水性聚氨酯中硬段比重的方法提高胶膜的物理性能,但同时也降低了乳液稳定性,对乳液的储存及运输造成极大不便。
公开了一种无助溶剂水性聚氨酯的制备方法,通过将亲水扩链剂溶于脂肪族脂肪族二元醇,并通过乙二胺进行水相扩链的方法避免了有机溶剂的使用,但所得乳液制成的胶膜拉伸强度最大为32.77mpa,不能适应某些具有高物理性能要求的作业环境。
水性聚氨酯拉伸性能的研究张禹;鲁艳;孙红光;张婉蓉;万凯;艾照全【摘要】以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N210,Mn=1 000)为主要原料,以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,以一缩二乙二醇(DEG)为小分子扩链剂,以三乙胺(TEA)和强碱(NaOH)为中和剂,采用逐步预聚法,制备出了水性聚氨酯乳液,分别讨论了—NCO/—OH比值、DMPA含量及不同扩链剂种类等因素对其力学性能的影响.%In this paper,the waterborne polyurethane (WPU) emulsion was prepared by stepwise polymerization with 2,4-toluene diisocyanate (TDI) and propylene glycol polyether (N210,Mn=1000) as the main raw materials,the dimethylol propionic acid (DMPA) as the hydrophillic chain extender,the diethylene glycol (DEG) as small molecular chain extender,the mixture oftriethylamine (TEA) and sodium hydroxide (NaOH) to a scale as the neutralizer.The effects of the factors,such as R value (n-NCO/n-OH),the contents of DMPA and different kinds of small molecular chain extenders,on the tensile properties of WPU were studied.【期刊名称】《粘接》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P41-44)【关键词】水性聚氨酯;制备;力学性能【作者】张禹;鲁艳;孙红光;张婉蓉;万凯;艾照全【作者单位】有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062【正文语种】中文【中图分类】TQ331.4近年来,无污染、环境友好型水性聚氨酯成为研究热点[1,2]。
由于其独特的分子结构及聚集状态,使得水性聚氨酯胶膜具有优异的力学性能、柔韧性、耐磨性、附着力、耐老化性和耐化学品性等特点,可广泛用于印染[3],轻纺[4]、皮革加工[5]、胶粘剂、涂料、木材加工[6]、造纸和建筑等行业[7]。
缺点是其力学性能、耐水性比溶剂型聚氨酯差。
近年来,在改善水性聚氨酯性能方面有大量研究报道,诸如降低亲水基团含量,增大乳液粒径,采用强力机械分散增加乳液贮存稳定性,改善乳液对涂膜基材表面的润湿性、黏附力等等[8~10],但对其力学性能的研究不多。
本研究以2, 4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N210,Mn= 1 000)为主要原料,以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,以一缩二乙二醇(DEG)为小分子扩链剂,以三乙胺(TEA)和强碱(NaOH)按一定比例混合作中和剂,采用逐歩预聚法,制备了多元粒径分布的、具有较高固含量和稳定性、黏度较低的水性聚氨酯乳液,并对其力学性能进行了研究。
1.1 实验原料聚醚二元醇(N210,Mn= 1 000),工业级,江苏骄阳化工有限公司;2, 4-甲苯二异氰酸酯(TDI),工业级,武汉市江北化工公司;2, 2-二羟甲基丙酸(DMPA),化学纯、一缩二乙二醇(DEG)、三乙胺(TEA)、乙二胺(EDA)、N, N-二甲基酰胺(DMF)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、丙酮、二正丁胺、盐酸(HCL)、无水乙醇、蒸馏水、4A分子筛,均为分析纯,国药集团化学试剂公司。
1.2 仪器与设备TGL- 16C型高速离心机,西安予辉仪器有限公司;CMT4104型万能试验机,MTS工业系统(中国)有限公司;SPECTRUM ONE型傅里叶变换红外光谱(FT- IR)分析仪,美国进口;KQ2200DE型超声波分散仪,昆山市超声仪器有限公司;DIAMOND TG/ DTA型热失重(TGA)分析仪,美国PERKIN ELMER公司。
1.3 乳液制备(1)原料的预处理先将N210用4A分子筛干燥24 h,再120℃真空干燥2 h;将DMPA在使用前放入105 ℃干燥箱中干燥4 h;将DEG、TEA和DMF用4A分子筛干燥24 h。
(2)乳液的制备在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计和氮气进出口的四口烧瓶中,加入干燥好的聚醚二元醇N210,升温至60 ℃后加入TDI,在干燥氮气保护下于60 ℃反应至—NCO含量经二正丁胺滴定达理论值,升高温度至75 ℃再把亲水扩链剂DMPA溶于DMF加到体系中,反应至—NCO含量经二正丁胺滴定达理论值,加入DEG继续反应1 h,得到聚氨酯预聚体,降温至45 ℃左右,在高速搅拌下加入TEA和NaOH的水溶液(按一定比例混合溶于一定量的蒸馏水中),高速搅拌0. 5 h后得到水性聚氨酯分散液。
(3)—NCO含量的测定先用干燥的100 mL锥形瓶称取1. 0000 g预聚体,加入10 mL丙酮溶解样品,再准确加入20. 00 mL二正丁胺-丙酮溶液,加塞密闭后充分振荡,静置15 min;随后,加入3滴溴甲酚绿指示剂,用0. 1 mol/ L的HCl标准溶液滴定至终点(由蓝至黄,30 s不褪色),同时做空白试验进行对比。
WPU预聚体中—NCO质量分数计算式见式(1):式中:V0为空白样品消耗的HCl体积(mL);V为预聚体消耗的HCl体积(mL);c为HCl标准溶液的浓度(mol/ L);m为预聚体的质量(g);42.02为—NCO的摩尔质量(g/ mol)。
1.4 性能测试及表征(1)FT- IR表征采用FT- IR仪对样品进行表征分析(将水性聚氨酯乳液涂于载玻片上,真空干燥箱中烘干,扫描速率为32 次/s,分辨率为2 cm-1,扫描范围为400~4 000cm-1)。
(2)TGA分析采用TGA分析仪进行测定(温度范围为25~700 ℃,升温速率为20 K/ min,N2氛围,试样质量范围在5~10 mg)。
(3)拉伸性能(拉伸强度、断裂伸长率)按照GB/ T 528—1998《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》标准,采用万能试验机进行测定(样品裁成哑铃型,拉伸速率为150 mm/ min,每个样品测试5个样条,取算术平均值)。
2.1 FT-IR表征图1为水性聚氨酯胶膜的FT- IR谱图。
由图1可知:2 270 cm-1处未见—NCO基团特征吸收峰,说明该反应比较完全;3 297 cm-1处为N—H的伸缩振动峰;2 970、2 926 cm-1处分别是C—H、—CH2—的重叠峰。
如图1所示,1 532 cm-1处是C—N的弯曲振动峰、N—H的弯曲振动峰;1 222 cm-1处的C—O—C伸缩振动峰则分别代表了C—O和N—COO键的伸缩振动峰;1 074、925 cm-1处是C—O—C的伸缩振动峰;2 970、868、814、767、650 cm-1处分别是C—H键的伸缩振动峰、TDI分子中苯环上C—H键的弯曲振动峰;1 715cm-1处为C=O的伸缩振动峰,由此表明,反应生成了氨基甲酸酯(—)。
NHCO—2.2 TGA分析图2为不同n(TEA)∶n(NaOH)值的WPU之TGA曲线。
由图2可知:不同n(TEA)∶n(NaOH)值,聚氨酯都存在3个热分解阶段。
第1阶段为55~230 ℃;第2阶段为230~370℃;第3阶段为370 ℃以后。
为了确定这3个不同热解阶段与组成聚氨酯基团的对应关系,通过查阅相关文献[9]发现,在聚氨酯分子中,软段具有最高的降解温度,经研究证明[10,11],存在于硬段中的氨基甲酸酯的降解温度比脲基低。
因此,TGA曲线中3个阶段所对应的降解基团依次为氨基甲酸酯、脲基和聚氨酯软段。
由图2可知:在420 ℃之前,2条曲线几乎完全重合;420 ℃之后,2条曲线基本平行,且n(TEA)∶n(NaOH)值为6∶4的曲线在7∶3之上。
这是因为,前者加入的NaOH比后者多,而钠元素在测试条件下不会燃烧挥发。
因此,试验结果表明,中和剂的改变不会对聚氨酯的热稳定性产生较大影响。
2.3 拉伸性能分析2.3.1 R[n(-NCO)∶n(-OH)]值对拉伸性能的影响本试验中制备的水性聚氨酯胶乳的R值均大于1,表明预聚体中—NCO基团过量,但从FT- IR曲线中看,—NCO基团的特征吸收峰未在2 270 cm-1附近出现。
这是因为,加水乳化时聚氨酯预聚体中过量的—NCO基团基本都与水发生了反应,反应后会生成脲基和缩二脲基。
脲基和缩二脲基极性都属于较强的硬分子链段,2者的存在能够有效提高胶膜的硬度,但脲基和缩二脲基的大量生成会对乳液稳定性产生负面效果。
随着R值逐渐增大,拉伸强度增强,断裂伸长率降低,这主要是因为R值越大,预聚体中的—NCO过量越多,乳化时与水反应产生的脲基和缩二脲基也就越多,故分子链中刚性链节比例增加,促使分子内聚能增大,胶膜硬度提高,所以造成拉伸强度增强,断裂伸长率降低。
但当R值过大,加水乳化时—NCO基与水反应剧烈,导致暴聚使反应难以控制,并且生成大量脲键和缩二脲,乳液粒径会迅速增加,从而导致乳液不稳定甚至凝胶。
从乳液外观上看,随着R值增大,乳液外观由带有蓝光半透明变为白色乳液甚至乳浊液。
综合考虑乳液稳定性和胶膜的拉伸性能,选择R值在1. 7~1. 8左右比较合适。
2.3.2 DMPA对拉伸性能的影响图4表示了不同DMPA含量对水性聚氨酯胶膜的拉伸性能之影响。
由图4可知:随着DMPA含量的增加,胶膜的拉伸强度逐渐增大,断裂伸长率则逐渐减小。
这是因为增加了亲水扩链剂DMPA的用量,DMPA和异氰酸酯反应后在聚氨酯链中形成硬段微区,从而使内聚能密度得到提高,分子内与分子间的氢键作用增加,最终导致胶膜的拉伸强度增加。
这也正是由于硬链段的不断增加,导致了胶膜断裂伸长率的逐渐减小。