羧酸型水性聚氨酯的制备及改性研究

第一章聚氨酯（PU）相关概述1.1聚氨酯简介1.1.1聚氨酯的定义聚氨酯,中文名称聚氨基甲酸酯。

英文名：polyurethane，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团(ＮＨＣＯＯ)的大分子化合物的统称。

它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。

聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外,还可含有醚、酯、脲、缩二脲,脲基甲酸酯等基团。

用途：根据所用原料的不同，可有不同性质的产品，一般为聚酯型和聚醚型两类。

可用于制造塑料、橡胶、纤维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等。

制备来源：由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化合物作用而成的高分子化合物。

聚氨基甲酸酯，是分子结构中含有—NHCOO—单元的高分子化合物，该单元由异氰酸基和羟基反应而成，反应式如下：—N=C=O + HOˉ→—NH-COOˉ聚氨酯的发现：20世纪30年代，德国Otto Bayer 首先合成了TPU。

在1950年前后，TPU作为纺织整理剂在欧洲出现，但大多为溶剂型产品用于干式涂层整理。

20世纪60年代，由于人们环保意识的增强和政府环保法规的出台，水系TPU涂层应运而生。

70年代以后，水系PU涂层迅速发展，PU涂层织物已广泛应用。

80年代以来，TPU的研究和应用技术出现了突破性进展。

与国外相比，国内关于PU纺织品整理剂的研究较晚。

1.2 水性聚氨酯的概念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。

聚氨酯树脂的水性化已逐步取代溶剂型，成为聚氨酯工业发展的重要方向。

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。

1.3 水性聚氨酯的发展历程聚氨酯乳液的开发几乎是同聚氨酯树脂工业化发展同步的。

但早期的研究进程大大地落后于聚氨酯工业的发展。

1943年德国一位化学家斯克拉克（P.Schlack）在乳化剂及保护胶体的存在下，将异氰酸酯在水中乳化，成功地制备出聚氨酯乳液。

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。

摘 要 ： 绍了水性聚 氯酯的各种 合成方式 ， 介 分析 了其各种合 成方式的优缺 点 ， 介绍 了改性 水性聚 氯酯的几种 最常用的改性 方法 ， 介绍 了 环氧树 脂改性 、有机硅 改性 、丙烯酸 酯改 性 、纳 米材料 改性等 不同改性技 术的特 点和制备 方法并对 改性技术 的进一步 发展作 了展望 。 关键词 ： 水性聚氯酯 合成 改性 中图分类号 ： Ｑ３ ５ Ｔ ２ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ６ ３ ０ ３ （ ０ ７ ０ （ ） ０ １ － ２ １ ７ — ５ ４２ ０ ）８ａ 一 ０ ３ ０ 水性 聚氯（ ｕ） 指聚 氯酯树 脂溶解或 分 Ｐ 是 散于水 中而 形成的 一种二元 胶状聚 氯酯树脂 ， 具 有 毒性 小 、 不 易 燃 烧 、 不 污 染 环 境 等 优 点 ，加 之 Ｉ前 有机溶剂 的价 格越 来越高 ， ｌ ｆ 使得 水性 聚 氯酯 被越 来 越 广泛 地 用于 涂料 ， 胶粘 剂， 织物 整理剂 等方面 。因此水性 聚氯 酯成为 发展最快 的树 脂品种之 一 。 方 法之一 ， 但该方 法要耗 费大量 的有机溶 剂且 难 以 回收 ， 工艺复杂 、成 本高 。 １ ２． 预聚物 混和法 ． ２ 该方法是 先制备带 亲水 基团并含 ＮＣ 端 Ｏ 基 的预 聚 物 ， 后分 散 在 水 中 ， 成 水分 散 然 制 体 。德 国 Ｂａ ｅ 公 司的 一项专利Ｉ 报 道 ， ｙｒ ２ 将 丙氧基化 ２ 一烯 １ ４ 丁二醇 与亚硫酸 氢钠 ， 的加成物 （ Ｍｗ３ １１ １ ｇ于 ８ ℃加 入 到聚乙 ０ ）５ ２ ０ 二醇酯 二醇（ Ｍｗ２ ３４ ９ １ ） ２ ｇ中 ， ４ 混和物 均匀 加 入 ８ ｇＭＤＩ ８ ７１ ５ ， ０℃反应至 ＮＣＯ含 量为 １ ％得 到含磺 酸钠 基团的 聚氯 酯预聚体 ， ６ １ 将 该预聚体 在浓度为 ２ ３ 的乙二胺基异磺 酸钠 １％ 水溶液 ８ ２ ４ ｇ中乳化得 到 固含量 为 ３ ％粘度为 ８ ８ Ｐａ ・ ｓ的 聚氯 酯乳 液 。 陕 西科技大学 卿宁 ｉ 聚酯二醇或 四氢 等将 呋喃 、Ｉ ＰＤＩ 、ＤＭＰ Ａ加 入反应 器 Ａ混 和于一 定温 度下 反应至 ＮＣ０ 含量 达理论 值 ； 反应 在 器 Ｂ 中加 入 聚酯二 醇或 聚四 氢呋 喃 、Ｉ ＤＩ Ｐ 、 ＤＭＰ 于一定温 度反 应至 ＮＣ０含 量达理论 Ａ， 值； 向两种预 聚体 分别 同时加 入 ＴＥ 中和成 Ａ 盐 。充分 中和 后 同时倒 入去 离子 水 的罐 中高 速剪切 分散 ， 然后迅速加 入扩链 剂乙二胺 的水 溶液 ， 形成 了核一 壳结 构的预 聚体 ， 同步 的在 水 中扩 链使相对 分子 质量 进一步提 高 ， 使核和 壳两 组分 之 间的物 理缠 绕 得到加 强 并最终 形 成 水性核 一 壳交联 型 聚氯 酯 。该方 法形 成 的 水性 Ｐ 具有较 高强度的耐 磨 、耐水 、耐热 、 Ｕ 抗老化 性能 ， 而且施 工安全方便 。综 上所述采 用 预聚物 混和 法制 备 的水性 聚 氯酯 其工 艺相 比丙 酮法 简单 ， 无须 使用 有机溶 剂 ， 是 使成 本 降 低 ， 产 品质 量不 如丙 酮法 。 但

水性聚氨酯建筑涂料的发展及改性分析作者：计少妮来源：《粘接》2022年第07期摘要：为有效解决水性聚氨酯材料存在耐水性差、机械强度低等问题，采用交联改性及复合改性方式对水性聚氨酯材料进行结构的改变，形成耐久性、相容性、力学性能更优的改性水性聚氨酯建筑涂料。

利用性能测试的方式，观察改性水性聚氨酯乳液是否存在沉淀，以此判断该材料的稳定性，并利用环氧树脂（E-54）的质量分数及加料顺序对涂料的影响进行分析，结果表明：当环氧树脂E-54质量分数为6%时，乳液性能较好。

关键词：水性聚氨酯;建筑涂料;性能测试;改性中图分类号：TQ637 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2022）07-0073-04Development and modification analysis of waterborne polyurethane architectural coatingsJI Shaoni（Architecture Zabor University Of Shaanxi Province， Xi'an 710068， China）Abstract：In order to effectively solve the problems of poor water resistance and low mechanical strength of waterborne polyurethane materials， crosslinking modification and composite modification were used to change the structure of waterborne polyurethane materials to form modified waterborne polyurethane architectural coatings with better durability， compatibility and mechanical properties. By means of performance test， the precipitation of modified waterborne polyurethane emulsion was observed to judge the stability of the material， and the influence of the content of epoxy resin E-54 and the feeding sequence on the coating was analyzed. The results showed that when the mass fraction of epoxy resin E-54 is 6%， the performance of lotion is better.Key words：waterborne polyurethane; architectural paint; performance test; modified随着我国经济的不断发展，人们对于建筑物的外观、功能等方面的要求日益增长，建筑涂料不但要满足人们对于装饰功能的要求，还要满足建筑物防水、防火、安全等方面的需求。