含氟水性聚氨酯拒水拒油性能阻燃性能功能化修饰硕士论文

含氟水性聚氨酯的制备及其性能研究含氟水性聚氨酯已广泛应用在各种工业和消费品中，是一种具有优异性能的复合材料。

随着环境保护意识的提高，含氟水性聚氨酯已被越来越多的人所重视。

因此，研究含氟水性聚氨酯的制备方法及其性能，对于进一步发展氟类聚氨酯有着重要意义。

一、含氟水性聚氨酯的制备1.1成路线含氟水性聚氨酯可以通过不同的合成路线进行制备。

其中，最常用的制备方法是通过氟烷氯化反应将氟烷转化为氯氟烷，再将氯氟烷与氨基醇或醇醚反应制备出含氟水性聚氨酯。

1.2成反应条件由于氯氟烷反应活性较强，通常要在酸性环境中进行反应。

一般情况下，加入一定量的氢氧化钾或其他碱性物质，可以有效降低反应活性。

除此之外，反应温度也是影响合成效果的重要因素，一般在25℃~35℃范围内反应，反应温度过高会加速氯氟烷氰基反应及聚合反应，从而影响其最终性能。

二、含氟水性聚氨酯的性能2.1磨性含氟水性聚氨酯具有良好的耐磨性能，这主要得益于其自身的结构，氟烷在反应中形成的三维网络结构，可以有效阻止污染物和水分子被压缩，从而提高耐磨性。

2.2腐蚀性含氟水性聚氨酯具有优异的耐腐蚀性，可以防止腐蚀介质的侵蚀，特别是对抗各种有机酸、氢氧化物等有机溶剂具有很好的抗腐蚀性能。

2.3渗性含氟水性聚氨酯表面呈现乳白质质感，粘着性较差，具有较好的抗渗性和抗湿性，因此，可用于制备一些水性产品，如涂料、滑油、清洁剂等。

三、总结从上述分析可以得出，含氟水性聚氨酯具有良好的耐磨、耐腐蚀以及抗渗性等特性，在工业和消费品中具有广泛的应用前景。

因此，继续研究含氟水性聚氨酯的制备过程，以及改善其性能，是未来研究人员需要继续努力的重点。

含氟水性聚氨酯的制备及性能研究∗强涛涛;唐华;任龙芳【摘要】A novel fluorinated polyurethane (FWPU)was synthesized in which isophorone diisocyanate (IPDI) and polyethylene tetrahydrofuran (PTMEG,Mn=2 000)were as raw material,dihydroxy methyl propionic acid (DMPA)was as hydrophilic monomer and fluoride glycol (Rf(OH)2 )was as the modifier.The influences of the Rf(OH)2 content on the properties of polyurethanes were studied.The water contact angle was increased from 80.72°to 99.35°with the increase of Rf(OH)2 groups.Water absorption w as reduced by 6.6%.Particle size distribution (PSD)analysis indicated that the particle size of FWPU films first increased then decreasesd.When the content of Rf(OH)2 was 3.0wt%,the particle size is 147 nm.XRD,AFM and DSC were used for character-ization of the FWPU films to verify the results.Showed that multiphase structure existed in the fluorinated pol-yurethane,the thermal stability and crystallinity of fluorinated polyurethane glue film was increased.%为提高水性聚氨酯薄膜的耐水性能,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚四氢呋喃(Mn＝2000)为主要原料,含氟二元醇Rf(OH)2为改性剂,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水单体,合成含氟水性聚氨酯.探讨了改性剂Rf(OH)2用量对聚氨酯乳液及涂膜性能的影响.并采用红外光谱(FT-IR),差示扫描量热(DSC),X 射线(XRD)及原子力显微镜(AFM)分析研究了聚合体系的结构及性能.结果表明,随着 Rf(O H )2用量增加,胶膜水接触角由80．72°增加至99．35°,吸水率降低了6．6％,耐水性得到明显改善；乳液粒径先增加后减小,当 Rf(OH)2用量为3％时,乳液粒径最大,达到147 nm.XRD、AFM及 DSC 测试表明,胶膜的结晶度增加,结晶形式发生了微小程度的转变；聚合物存在不均匀的多相结构；改性后胶膜耐热性得以提高.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2016(047)009【总页数】5页(P9128-9131,9137)【关键词】有机氟;改性;水性聚氨酯;含氟水性聚氨酯;耐水性【作者】强涛涛;唐华;任龙芳【作者单位】陕西科技大学轻工科学与工程学院，合成革与绿色化学品研究所，西安 710021;陕西科技大学轻工科学与工程学院，合成革与绿色化学品研究所，西安 710021;陕西科技大学轻工科学与工程学院，合成革与绿色化学品研究所，西安 710021【正文语种】中文【中图分类】TQ323水性聚氨酯(WPU)是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，凭借其节能环保及分子结构可设计性好等优点，已广泛应用于涂料、胶黏剂、纺织、皮革涂饰剂等领域。

目录1、前言 (1)1.1 环保与水性涂料 (1)1.2 水性涂料存在的问题 (1)1.3 水性聚氨酯涂料的发展现状 (2)水性聚氨酯涂料的合成 (2).1丙酮法 (3).2预聚体混合法 (3).3熔融分散缩聚法 (3)水性聚氨酯涂料的改性 (3).1丙烯酸酯类及含乙烯基的单体改性 (4).2环氧树脂改性 (4) (4).4多元改性的方法 (4).5其它改性方法 (5)2、实验部分 (6) (6) (7)3、结果与讨论 (7) (7)结论 (10) (11) (11) (11) (12) (12)参考文献 (12)摘要:该文综述了水性聚氨酯漆的发展历史和特性，阐明了发展水性聚氨酯漆的价值和意义。

并且对近几年国内外水性聚氨酯漆丙酮法、预聚体混合法、熔融分散缩聚法、酮亚胺/酮联氮法、保护端基乳化法进行了综合说明。

另外对水性聚氨酯漆所存在的问题进行了总结，并阐述了环氧树脂、有机硅氧烷、丙烯酸酯类及含乙烯基的单体等对水性聚氨酯漆进行改性。

最后对水性聚氨酯漆进行了展望并阐述拉在汽车上、在木器家具上和皮革涂饰的应用。

关键词：水性聚氨酯合成改性应用1、前言1.1 环保与水性涂料虽着涂料工业的发展，涂料的花色、品种、功能越来越多，分工也越来越细，但在涂料的制造和施工过程中因有机溶剂的大量排放而对环境造成巨大的污染。

为限制有机溶剂的排放，涂料的固体化、无溶剂化、水性化已呈发展趋势，业内人士广泛赞同的“4E”涂料（Economy，Efficiency，Ecology，Energy）即指上述涂料。

其中，涂料的水性化是近年来发展十分迅速的一个领域，已有不少成熟的产品和技术在广泛使用[1]。

凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。

水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料（乳胶涂料）3种。

水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物，以聚乙烯醇及其各种改性物为代表，除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。

技术应用与研究水性聚氨酯乳液分散介质普通的水，既环保又安全，因此被广泛的应用在纺织加工和涂料生产的领域中。

在生产纺织品的过程中，通过应用水性聚氨酯作为涂料能够赋予纺织物更大的弹性，而且摸上去手感更为丰富，纺织品的表面会更加顺滑。

虽然水性聚氨酯能够使得纺织品的表面变得更加顺滑，但是由于水性聚氨酯分子链上会引入部分亲水成分，这样会直接导致聚氨酯的抗水性不强，因此水性聚氨酯涂层并没有得到十分广泛的应用，想要扩大水性聚氨酯的应用范围，则必须要对其抗水性进行有效的改善。

一、实验部分１．实验材料及仪器。

在选择材料的过程中，主要采用异氟尔酮二异氰酸酯，羟丙基封端含氟聚硅氧烷以及聚醚ｎ２１０，这三种物质是最为主要的实验材料，同时还要准备一些其他的添加剂，例如，聚醚增稠剂ｓｅ，以及二丁基二月桂酸锡。

在具体的实验过程中，可以根据实际情况来选择不同种类的实验材料。

实验仪器主要是ｄｓａ１００型接触角测定仪，以及动态光散射纳米粒度仪。

在实验过程中，根据实验情况可以适当的添加涂层试验机以及织物渗水性测定仪。

２．改性水性聚氨酯乳液的制备。

在进行制备的过程中，需要在温度计和搅拌器的圆底烧瓶中分别加入７．４１克和１１．１１克的ＩＰｄｉ以及聚醚ｎ２１０。

将其进行充分的搅拌以后，加热到７５摄氏度，并且在加热的过程中适当的添加一些催化剂，整个反应过程控制在４０分钟，当温度上升到８０摄氏度以后，整个反应时间持续两个小时，随后对温度进行下降，当下降到６０度以后再加入０．５８３克的ＤＭＰＡ，整个反应继续持续３０分钟，当温度继续下降到３５摄氏度时，需要再继续添加三乙胺，然后进行中和反应，反应持续２０分钟，这样就能够得到含氟聚硅氧烷改性的水性聚氨酯乳液。

３．改性水性聚氨酯胶膜的制备。

在具体的实验操作过程中，首先要取一定量的含聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液，将其倒入到聚四氟乙烯模具中，然后将模具放在干燥处大约一周左右的时间，然后将已经干燥好的物质放到５０摄氏度的烤箱中进行烘烤，整个烘烤的时间大概持续三天，烘烤温度为１４０摄氏度，这样就能够做到改性水性聚氨酯胶膜。

第52卷第5期 辽 宁 化 工 Vol.52，No. 5 2023年5月 Liaoning Chemical Industry May，2023收稿日期： 2021-06-05水性聚氨酯阻燃性能研究进展朱超男，张伟*，郑慧（沈阳理工大学，辽宁 沈阳 110159）摘 要： 水性聚氨酯（WPU）具有安全环保、无毒、物化性能优异、低排放VOC 等优点，在我国涂料、皮革涂饰、建筑等多个领域被广泛应用。

然而未阻燃的WPU 极易燃烧，所以提高WPU 的阻燃性能具有非常重大的意义。

阐述了WPU 的燃烧过程及阻燃机理，总结了近年来国内外阻燃技术的研究进展，分析了不同类型的阻燃剂的特点，最后展望了阻燃型WPU 的未来发展趋势。

关 键 词：水性聚氨酯；阻燃机理；阻燃剂中图分类号：TQ323.8 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）05-0732-04聚氨酯（PU）是主链上含有聚氨基甲酸酯的高分子化合物，主要制备材料是异氰酸酯和多元醇。

WPU 是聚氨酯以水为溶剂形成的涂料，1942年德国人SHLACK 首次开发第一款阳离子型WPU。

20世纪70年代，WPU 得到工业化生产[1]。

WPU 由于具有无毒、无污染、低排放、耐化学腐蚀和良好的黏接性、耐磨性和韧性等优点，在涂料、皮革涂饰，建筑、航天、交通、日用品和胶黏剂等许多行业占有广泛市场，其需求量还在不断增加。

近年来，随着人们对环保主题的倡导和工业生产过程中环境友好性需求的不断提高，WPU 由于在制备过程中不添加或较少添加有机溶剂，所以WPU 在生产以及使用过程中比起其他涂料更加环保清洁，更符合人们对于环境保护的倡导[2]。

WPU 属于高分子聚合物弹性防水环保材料，聚氨酯本身的元素组成和化学结构决定了聚氨酯具有极易燃烧的性质[3]，未经阻燃的WPU 的极限氧指数（LOI）是16%~18%。

高分子材料的燃烧总是伴随着热降解，热降解过程中产生的挥发性小分子和自由基容易在空气中发生氧化还原反应，使温度升 高[4]。

水性聚氨酯材料范文水性聚氨酯材料（Waterborne Polyurethane，简称WPU）是一种以水为分散介质的聚氨酯材料。

相比传统的有机溶剂型聚氨酯材料，水性聚氨酯具有环保、无毒、无臭、易于操作、净化设备简单等诸多优点，因此得到了广泛的应用。

水性聚氨酯材料的制备主要包括原料的准备、反应体系的配制和分散体系的制备等步骤。

一般来说，水性聚氨酯材料的原材料主要包括聚醚、异氰酸酯、助剂及稳定剂等。

其中，聚醚是水性聚氨酯材料的主要骨架，而异氰酸酯则是与聚醚反应生成聚氨酯的主要原料。

助剂主要用于调整聚氨酯的性能，而稳定剂则是为了保证体系的稳定性。

与有机溶剂型聚氨酯相比，水性聚氨酯材料的分散体系更加稳定。

在制备过程中，通过将异氰酸酯与聚醚反应生成的聚氨酯分子与水分子相互作用，形成一种粒径较小的分散体系。

同时，引入稳定剂可以增加分散体系的稳定性，防止聚氨酯颗粒的聚集。

在分散体系中，水分子与聚氨酯分子之间形成了氢键和范德华力等相互作用，这种相互作用可以有效降低体系的粘度、提高流动性。

水性聚氨酯材料广泛应用于涂料、粘合剂、纺织品和塑料等领域。

水性聚氨酯涂料具有良好的附着力、耐候性和耐化学品性能，可用于金属、木材和塑料等基材的涂装。

水性聚氨酯粘合剂具有良好的粘接性能和耐水性能，可用于家具、纺织品、地板等领域。

水性聚氨酯纺织品具有柔软、耐水性好等特点，可用于制造运动服装、皮革制品等。

此外，水性聚氨酯材料还可用于制造塑料制品，以替代传统的有机溶剂型聚氨酯。

随着环保意识的提升，水性聚氨酯材料在各个领域的应用越来越广泛。

与有机溶剂型聚氨酯相比，水性聚氨酯不会对环境造成污染，符合环境保护的要求。

此外，水性聚氨酯在使用过程中无毒、无臭，对人体无害，因此更加符合健康与安全的要求。

而且，由于水性聚氨酯材料的操作简化、净化设备简单等特点，可以降低生产成本，提高生产效率。

总之，水性聚氨酯材料作为一种环保、无毒、无臭、易于操作的材料，具有广泛的应用前景。

1.1 水性聚氨酯聚氨酯(PU)是聚合物分子链内含有相当数量的氨基甲酸酯单元(-NH-COO-)的高分子化合物。

根据分散体系的不同分为溶剂型聚氨酯和水性聚氨酯[1, 2]。

相对而言,溶剂型聚氨酯的研究更早,更深入,应用也更普遍,但是由于溶剂型聚氨酯在合成过程中使用大量有机溶剂，在制备、储存、运输、使用过程中，不仅存在严重的安全隐患，还由于有机挥发物的排放，污染环境。

随着当今社会环保意识日益增强，人们日常生活中对各种建筑、涂料、染整、纺织、皮革等方面的环保要求也逐渐提高，因此，水性聚氨酯也广泛的渗透到社会的方方面面。

聚氨酯水乳液广泛应用于涂料、纺织、印刷、印染、造纸、皮革涂饰等行业，且使用领域还在不断扩大[3-4]。

水性聚氨酯的发展概况。

水性聚氨酯是指聚氨酯溶解于水或分散于水中而形成的一种聚氨酯，有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。

依其外观和粒径将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液(粒径小于0.001微米，外观透明)、聚氨酯分散液(粒径在0.001-0.1微米，外观半透明)，聚氨酯乳液(粒径大于0.1微米，外观白浊)。

但习惯上后两类有时又统称为聚氨酯乳液或聚氨酯分散液，区分并不严格。

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。

然而，当前水性聚氨酯分散体的合成时通常采用所谓内乳化工艺，即在聚氨酯分子链中引入亲水性基团而获得具有自乳化性能的聚氨酯，它可以在弱的机械作用下分散于水中，引入分子链中的亲水基团能使其稳定分散。

但是亲水基团通常是通过共价键连接在分子中，从而使得分散体干燥成膜后亲水基团会保留在分散体的膜材料表面，导致对膜材料的疏水性产生不良影响。

1.2 水性含氟聚氨酯众所周知，氟碳化合物具有极低的表面张力，所以将有机氟材料广泛用于各种材料的表面能改性亦获得类似的低表面能，同样，将有机氟功能链段引入其他高分子结构中合成含氟高分子乳液或分散体是有机氟功能材料的发展方向之一，这类高分子材料在成膜后由于氟的低表面能，氟将在材料表面富集同样达到有机氟功能材料的低表面能[5-6]。

有机氟改性水性聚氨酯的研究进展张明月;徐汉青【摘要】着重介绍了近年来国内外有机氟改性水性聚氨酯的合成方法和性能,指出了这些合成工艺中尚存在的问题,并对问题作以简要分析。

最后对有机氟改性水性聚氨酯的未来提出了展望。

%Synthesis methods and properties of waterborne polyurethane modified by fluorine were introduced in this essay at home and abroad in recent years,and matters in these synthesis technologies were pointed out and analysed briefly.The prospects of waterborne polyurethane modified by fluorine were mentioned at last.【期刊名称】《有机氟工业》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】4页(P22-24,29)【关键词】有机氟;水性聚氨酯;合成方法【作者】张明月;徐汉青【作者单位】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;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【正文语种】中文【中图分类】TQ323.80 前言聚氨酯是一种主链上带有重复(-NH-COO-)单元的高分子树脂，具有强度高、耐磨性好、附着力强、耐低温性好和软硬度可调等突出优点，因此聚氨酯树脂被广泛用于涂料、胶黏剂、纺织助剂、军工和医学等领域。

但过去聚氨酯树脂多分散在有机溶剂中，具有较高的有机挥发物(VOC)，不仅为运输增添危险，也给施工和应用环境带来安全隐患。

随着人们环保意识的增强和国际上环保法规逐项推出，聚氨酯水性化成为不可阻挡的趋势。

在结构上，水性聚氨酯是在聚氨酯的聚合过程中引入亲水基团，从而使聚氨酯大分子具有亲水性，然后经高速乳化分散在水中的;在性能上，水性聚氨酯继承了传统溶剂型聚氨酯强度高、附着力强和耐磨性好等诸多优点，但是亲水链段的引入使得聚氨酯的耐水性变差。

含氟聚氨酯材料的制备方法及其应用研究（一）含氟聚氨酯材料是一类新型高分子功能材料。

由于氟基团的引入，具有表面能低、化学性质稳定和憎水憎油等特性，含氟聚氨酯兼具有含氟聚合物和聚氨酯的优点，自从在1958年Lovelace以非氟化异氰酸酯与氟化二醇反应首次合成含氟聚氨酯以来便立即引起了高分子科研界的广泛兴趣，现如今含氟聚氨酯的研究已在国内外形成了研究热潮。

本文重点论述了含氟聚氨酯的合成及性能方面的研究，并简要介绍含氟聚氨酯材料在不同领域的应用。

含氟聚氨酯制备性能应用Synthesis, properties and application of fluorinated polyurethaneAbstractFluorinated polyurethane (FPU) is a species of novel macromolecule functional materials.Due to the introduction of fluorinated groups,FPU has very low surface energy,excellent resisitance to chemicals,water and oil.Fluorinated polyurethane combines virtues of polyurethane and fluorinated polymers, such as excellentresistance to ultraviolet radiation and nuclear radiation and excellent flexility, good wearability, lower surface energy and high weatherability. Therefore, the study of fluorinated polyurethane has attracted considerable interest more and more in recent years. The synthesis, properties and applications of fluorinated polyurethane were reviewed.Key words：fluorinated polyurethane,synthesis,properties,application1.含氟聚氨酯的合成1.1 含氟聚氨酯的研究背景含氟聚氨酯（FPU）兼具有含氟化合物和聚氨酯的优点。

含氟整理剂拒水拒油原理
一、氟碳化合物
含氟整理剂的主要成分是氟碳化合物，其分子结构中的氟原子取代了碳原子上的氢原子，形成了具有极低表面能的分子。

这种分子结构使得含氟整理剂具有超低的表面能，使水滴和油滴在接触整理剂表面时产生“荷叶效应”，难以停留和渗透。

二、表面能低
由于含氟整理剂的表面能极低，其表面的分子间作用力非常弱，使得水和油无法在整理剂表面形成有效的润湿和附着。

水滴和油滴在接触整理剂表面时会形成球状，易于滚落和擦拭，从而保持表面的清洁和干燥。

三、氢键排斥
含氟整理剂的分子结构中，氟原子的电负性极强，能够与水分子中的氢原子形成强烈的氢键排斥作用。

这种作用使得水滴在接触整理剂表面时无法形成有效的附着，易于滚落和擦拭。

同时，这种氢键排斥作用也使得油滴难以在整理剂表面停留和扩散。

四、疏油性能
由于含氟整理剂具有超低的表面能，其表面的分子间作用力非常弱，使得油滴无法在整理剂表面形成有效的附着。

含氟整理剂的疏油性能非常好，能够有效防止油污的吸附和扩散，保持表面的清洁和光滑。

五、持久性
含氟整理剂的拒水拒油性能具有很好的持久性。

由于其分子结构的稳定性和可靠性，含氟整理剂在使用过程中不易受到外界因素（如紫外线、氧化等）的影响，不易发生化学变化和性能退化。

此外，含氟整理剂的加工工艺成熟稳定，能够确保其在实际应用中的持久性和可靠性。

总之，含氟整理剂的拒水拒油原理主要归功于其超低的表面能、氢键排斥作用以及良好的疏油性能和持久性。

这些优点使得含氟整理剂成为一种高效、环保、持久的整理剂，广泛应用于纺织品、皮革、纸张等材料的防水防油处理。