含芴基水性聚氨酯的制备及其性能研究

含芴基水性聚氨酯的制备及其性能研究

作者：赵艳娜薛瑜瑜张婷牛育华

来源：《中国造纸》2022年第02期

摘要：以聚己内酯二元醇（PCL2000）和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为原料，二羟甲基丙酸（DMPA）为亲水扩链剂，制备水性聚氨酯预聚体，分别选择双酚芴（BPFL）和自制9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴进行改性，得到改性水性聚氨酯（WPUS 和 GWPUS）乳液。对水性聚氨酯胶膜进行了结构表征与性能测试。结果表明，与水性聚氨酯（WPU）相比，WPUS 和 GWPUS胶膜的最大拉伸强度分别为42.54 MPa、32.82 MPa，最大断裂伸长率分别为711.83%，586.95%;吸水率分别降低了32.58%、45.81%。当胶膜分解90%时，WPUS和GWPUS胶膜的分解温度比WPU胶膜分解温度分别提高了33.16%和54.38%。对纸张进行表面施胶，相对于WPU纸，未老化WPUS纸和GWPUS纸的耐折度分别提高了37次和41次，老化后分别提高了14次和19次;未老化WPUS纸和GWPUS纸的抗张强度分别提高了33.57%、40.82%，老化后 WPUS纸和 GWPUS纸的抗张强度分别提高了24.20%、33.24%。

关键词：双酚芴;9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴;水性聚氨酯;耐热性能;力学性能

中图分类号：TS727+.5; TQ314.2 文献标识码：A DOI：10.11980/j. issn.0254-

508X.2022.02.007

Preparation and Properties of Waterborne Polyurethane Containing Fluorenyl

ZHAO Yanna* XUE Yuyu ZHANG Ting NIU Yuhua

（Shaanxi Key Lab of Chemical Additivesfor Industry，Shaanxi University ofScience& Technology，Xi’an，Shaanxi Province，710021）

（*E-mail：***************）

Abstract： The modified waterborne polyurethane emulsions（WPUS and GWPUS） were prepared by modifying the waterborne polyurethane pre-polymers which were synthesized with poly （caprolactone glycol）（PCL2000）and isophorone diisocyanate（IPDI）as raw materials，

dihy⁃droxy methyl propionic acid（DMPA）as hydrophilic chain extender，and bisphenol fluorine （BPFL） and self-made 9，9-[4-（2-hydroxyethoxy） phenyl] fluorine as modifiers，respectively. The structure and properties of the waterborne polyurethane film were characterized. The results shown that compared with WPU，the maximum tensile strength of WPUS and GWPUS films were 42.54 MPa and 32.82 MPa，the maximum elongation at break were 711.83% and 586.95%，and water resistance increased by 32.58% and 45.81%，respectively. When the film was 90% decomposed，compared with WPU film，the decomposition temperature of WPUS and GWPUS film increased by 33.16% and 54.38%，respectively. After surface sizing，compared with WPU paper，the folding endurance of unaged WPUS and GWPUS papers in⁃ creased by 37 and 41 times while that of the aged counterparts increased by 14 and 19 times ;the tensile strength of unaged WPUS and GW⁃ PUS papers increased by 33.57% and 40.82%，while that of the aged counterparts increased by 24.20% and 33.24%.

Key words： bisphenol fluorene;9，9-bis[4-（2-hydroxyethoxy）phenyl] fluorene;waterborne polyurethane;heat resistance;mechanical properties

水性聚氨酯（WPU）除具有软硬度可调、柔韧性好、黏结强度大等优良性能外，还具有环保的优点[1]，在涂层、涂料和黏合剂等领域获得广泛应用[2-4]。但WPU 耐高温性能较差，当环境温度超过80℃后， WPU 材料一些重要性能，如 WPU 胶膜的拉伸强度、弹性模量均会有一定程度的下降，限制了其作为功能树脂方面的应用[5]。当环境温度超过200℃时，WPU 胶膜会发生热分解，因此WPU 的热性能成为了研究热点。影响WPU热性能的主要因素是软链段和硬链段，而WPU 中硬链段和软链段在热力学上具有自发分离的倾向[6-7]。硬链段聚集在一起，形成许多微区，分布于软段相中，形成微相分离结构。通过选择不同的嵌段和调节软硬段间的比例对WPU进行设计，从而合成出具有不同机械性能及热性能的WPU 以适应不同的应用要求[8-9]。Fang等人[10]以双酚A为原料制备改性 UV 固化 WPU，将刚性单元引入聚氨酯主链中，提高其耐热性。Gao 等人[11]通过制备水性UV 固化聚氨酯-丙烯酸酯（PUA）/环氧基丙烯酸酯（ERA）纳米复合材料，提高了 WPU 的耐碱能力、黏接强度和硬度。

双酚芴是一种含有 Cardo环骨架结构的双酚类化合物[12-13]，常用于合成芴基环氧树脂、芴基苯并噁嗪树脂，芴基聚酯树脂等，Cardo环骨架的引入，可提高大分子的结构规整性和刚

性链段占比，提高材料的力学性能和耐热性[14-16]。但 Cardo 环刚性较强，韧性差。本研究通过双酚芴和制备的9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴，在分子中引入醚键和烷基柔性链段，将其应用于WPU 的改性，制得芴基WPU，以期在耐高温涂料、耐高温胶黏剂、电子封装材料方面拓展其应用。

1 实验

1.1 实验试剂与原料

异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），拜耳（中国）有限公司;聚己内酯二元醇（PCL，

Mn=2000），济宁华凯树脂有限公司;二羟甲基丙酸（DMPA）、三羟甲基丙烷（TMP）、双酚芴（BPFL），上海阿拉丁试剂有限公司;二月桂酸二丁基锡（DBTDL）、 N-甲基吡咯烷酮（NMP）、碳酸钾（K2CO3）、溴乙醇（C2H5BrO）、二甲基亚砜（DMSO）、四氢呋喃（C4H8O）和三乙胺（TEA），天津市大茂化学试剂厂。以上试剂均为分析纯。

滤纸（60×60 cm，50 g/m2），安徽韦斯实业设备有限公司。

1.2 实验仪器

ADVANCE Ⅲ400 MHz 核磁共振波谱仪（ 1H NMR），德国 Bruker 公司;VECTOR-22型傅里叶变换红外光谱仪（ FT-IR），德国 Bruker 公司;D8 Ad⁃vance型 X 射线衍射仪

（ XRD），德国 Bruker 公司; TGA Q500型热重分析仪（TG），美国 TA 公司; AI-7000-NGD 型伺服材料多功能高低温控制试验机，高特威尔（东莞）有限公司;DSA-20型视频光学接触角，德国 KRUSS 公司;JX-X 型纸张可勃吸收性测定仪，杭州研特科技有限公司;DCP-

MIT135A 电脑测控耐折仪，四川长江造纸仪器有限公司;Zetasizer Nano-ZS 动态激光光散射仪，英国Malver公司;DV-2-PYO 型 BROOKFIELD 黏度仪，美国Brookfield 公司; L&W SE-062型抗张强度测定仪，埃登威自动化系统设备有限公司; ZN-100N 型台式紫外灯耐气候试验箱，西安同晟仪器制造有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 WPU乳液的制备

采用自乳化法[17]合成 WPU。取6 g IPDI、14.56 g PCL、1.45 g DMPA加入到装有搅拌装置的250 mL 三口烧瓶中，滴入适量的 DBTDL、NMP，在80℃的恒温水浴条件下搅拌反应2 h，再加入一定量的TMP进行扩链反应1 h。降温至40℃，加入一定量的TEA进行中和反应0.65 h，得到水性聚氨酯预聚体，在高速搅拌下加入一定量的去离子水，减压蒸馏，除去溶剂，得到固含量为25%的半透明、泛蓝光的水性聚氨酯乳液。

1.3.2 双酚芴改性水性聚氨酯乳液的制备

双酚芴改性水性聚氨酯的合成方法和机理同1.3.1。改性物质（TMP）换成双酚芴，乳液命名为WPUS。

1.3.3 9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴合成

取1.8 g双酚芴、15 mL二甲基亚砜加入50 mL单口烧瓶内，磁力搅拌10 min，加入4.5 g 溴乙醇、2.6 g碳酸钾，在100℃的条件下反应12 h。冷却至室温后加入一定量的去离子水，搅拌1 h，静置，减压抽滤，得到白色固体，用四氢呋喃混合溶剂进行重结晶得到产物，产率为89.79%。合成反应机理如图1所示。

1.3.4 9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴改性WPU 的合成

9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴改性WPU的合成方法和机理同1.3.1。改性物质（TMP）换为9，9-双 [4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴，乳液命名为 GWPUS。反应机理如图2所示。

1.4 性能测试及表征

1.4.1 1H NMR测试

采用ADVANCEⅢ400 MHz核磁共振波谱仪对合成的9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴进行结构鉴定，以氘代氯仿（CDCl3）作为溶剂。

1.4.2 红外光谱表征

测试前将胶膜在红外灯下干燥，记录波数500～4000 cm1的红外吸收光谱数据。

1.4.3 XRD表征

对制备好的胶膜进行测试，扫描速度为5°/min，扫描角度10°～ 60°。

1.4.4 力学测试

将胶膜裁剪成50 mm×4 mm 的啞铃形状进行测试，拉伸速度为50 mm/min。

1.4.5 水接触角测试

将胶膜裁剪成20 mm×20 mm 的正方形，每个样品在不同的位置进行测试，取平均值。

1.4.6 吸水率测试

将胶膜裁剪成30 mm×30 mm 的正方形，干燥后称量，将胶膜浸泡于去离子水中48 h，用滤纸吸干胶膜表面残留的水分后称量，吸水率计算见式（1）。

式中，WA 为吸水率，%; m0为样品干燥后的质量，g; m1为样品在水中浸泡48 h后的质量，g。

1.4.7 热重测试（TG）

在氮气气氛下对样品进行测试，升温速率10℃/min，温度范围为30～ 600℃。

1.4.8 乳液粒径和黏度测试

将乳液稀释1000倍后，进行乳液粒径测试。乳液的黏度在室温下以60 r/min 的速度测量。

1.4.9 纸张性能测定

将定量的乳液稀释至0.5%，采用手工涂布方式对纸张表面施胶（纸张表面均匀施胶）。

双酚芴是一种含有 Cardo环骨架结构的双酚类化合物[12-13]，常用于合成芴基环氧树脂、芴基苯并噁嗪树脂，芴基聚酯树脂等，Cardo环骨架的引入，可提高大分子的结构规整性和刚性链段占比，提高材料的力学性能和耐热性[14-16]。但 Cardo 环刚性较强，韧性差。本研究通过双酚芴和制备的9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴，在分子中引入醚键和烷基柔性链段，将其应用于WPU 的改性，制得芴基WPU，以期在耐高温涂料、耐高温胶黏剂、电子封装材料方面拓展其应用。

1 实验

1.1 实验试剂与原料

异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），拜耳（中国）有限公司;聚己内酯二元醇（PCL，

Mn=2000），济宁华凯树脂有限公司;二羟甲基丙酸（DMPA）、三羟甲基丙烷（TMP）、双酚芴（BPFL），上海阿拉丁试剂有限公司;二月桂酸二丁基锡（DBTDL）、 N-甲基吡咯烷酮（NMP）、碳酸钾（K2CO3）、溴乙醇（C2H5BrO）、二甲基亚砜（DMSO）、四氢呋喃（C4H8O）和三乙胺（TEA），天津市大茂化学试剂厂。以上试剂均为分析纯。

濾纸（60×60 cm，50 g/m2），安徽韦斯实业设备有限公司。

1.2 实验仪器

ADVANCE Ⅲ400 MHz 核磁共振波谱仪（ 1H NMR），德国 Bruker 公司;VECTOR-22型傅里叶变换红外光谱仪（ FT-IR），德国 Bruker 公司;D8 Ad⁃vance型 X 射线衍射仪

（ XRD），德国 Bruker 公司; TGA Q500型热重分析仪（TG），美国 TA 公司; AI-7000-NGD 型伺服材料多功能高低温控制试验机，高特威尔（东莞）有限公司;DSA-20型视频光学接触角，德国 KRUSS 公司;JX-X 型纸张可勃吸收性测定仪，杭州研特科技有限公司;DCP-

MIT135A 电脑测控耐折仪，四川长江造纸仪器有限公司;Zetasizer Nano-ZS 动态激光光散射仪，英国Malver公司;DV-2-PYO 型 BROOKFIELD 黏度仪，美国Brookfield 公司; L&W SE-062型抗张强度测定仪，埃登威自动化系统设备有限公司; ZN-100N 型台式紫外灯耐气候试验箱，西安同晟仪器制造有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 WPU乳液的制备

采用自乳化法[17]合成 WPU。取6 g IPDI、14.56 g PCL、1.45 g DMPA加入到装有搅拌装置的250 mL 三口烧瓶中，滴入适量的 DBTDL、NMP，在80℃的恒温水浴条件下搅拌反应2 h，再加入一定量的TMP进行扩链反应1 h。降温至40℃，加入一定量的TEA进行中和反应0.65 h，得到水性聚氨酯预聚体，在高速搅拌下加入一定量的去离子水，减压蒸馏，除去溶剂，得到固含量为25%的半透明、泛蓝光的水性聚氨酯乳液。

1.3.2 双酚芴改性水性聚氨酯乳液的制备

双酚芴改性水性聚氨酯的合成方法和机理同1.3.1。改性物质（TMP）换成双酚芴，乳液命名为WPUS。

1.3.3 9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴合成

取1.8 g双酚芴、15 mL二甲基亚砜加入50 mL单口烧瓶内，磁力搅拌10 min，加入4.5 g 溴乙醇、2.6 g碳酸钾，在100℃的条件下反应12 h。冷却至室温后加入一定量的去离子水，搅拌1 h，静置，减压抽滤，得到白色固体，用四氢呋喃混合溶剂进行重结晶得到产物，产率为89.79%。合成反应机理如图1所示。

1.3.4 9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴改性WPU 的合成

9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴改性WPU的合成方法和机理同1.3.1。改性物质（TMP）换为9，9-双 [4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴，乳液命名为 GWPUS。反应机理如图2所示。

1.4 性能测试及表征

1.4.1 1H NMR测试

采用ADVANCEⅢ400 MHz核磁共振波谱仪对合成的9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴进行结构鉴定，以氘代氯仿（CDCl3）作为溶剂。

1.4.2 红外光谱表征

测试前将胶膜在红外灯下干燥，记录波数500～4000 cm1的红外吸收光谱数据。

1.4.3 XRD表征

对制备好的胶膜进行测试，扫描速度为5°/min，扫描角度10°～ 60°。

1.4.4 力学测试

将胶膜裁剪成50 mm×4 mm 的哑铃形状进行测试，拉伸速度为50 mm/min。

1.4.5 水接触角测试

将胶膜裁剪成20 mm×20 mm 的正方形，每个样品在不同的位置进行测试，取平均值。

1.4.6 吸水率测试

将胶膜裁剪成30 mm×30 mm 的正方形，干燥后称量，将胶膜浸泡于去离子水中48 h，用滤纸吸干胶膜表面残留的水分后称量，吸水率计算见式（1）。

式中，WA 为吸水率，%; m0为样品干燥后的质量，g; m1为样品在水中浸泡48 h后的质量，g。

1.4.7 热重测试（TG）

在氮气气氛下对样品进行测试，升温速率10℃/min，温度范围为30～ 600℃。

1.4.8 乳液粒径和黏度测试

将乳液稀释1000倍后，进行乳液粒径测试。乳液的黏度在室温下以60 r/min 的速度测量。

1.4.9 纸张性能测定

将定量的乳液稀释至0.5%，采用手工涂布方式对纸张表面施胶（纸张表面均匀施胶）。

双酚芴是一种含有 Cardo环骨架结构的双酚类化合物[12-13]，常用于合成芴基环氧树脂、芴基苯并噁嗪树脂，芴基聚酯树脂等，Cardo环骨架的引入，可提高大分子的结构规整性和刚性链段占比，提高材料的力学性能和耐热性[14-16]。但 Cardo 环刚性较强，韧性差。本研究通过双酚芴和制备的9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴，在分子中引入醚键和烷基柔性链段，将其应用于WPU 的改性，制得芴基WPU，以期在耐高温涂料、耐高温胶黏剂、电子封装材料方面拓展其应用。

1 实验

1.1 实验试剂与原料

異佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），拜耳（中国）有限公司;聚己内酯二元醇（PCL，

Mn=2000），济宁华凯树脂有限公司;二羟甲基丙酸（DMPA）、三羟甲基丙烷（TMP）、双酚芴（BPFL），上海阿拉丁试剂有限公司;二月桂酸二丁基锡（DBTDL）、 N-甲基吡咯烷酮（NMP）、碳酸钾（K2CO3）、溴乙醇（C2H5BrO）、二甲基亚砜（DMSO）、四氢呋喃（C4H8O）和三乙胺（TEA），天津市大茂化学试剂厂。以上试剂均为分析纯。

滤纸（60×60 cm，50 g/m2），安徽韦斯实业设备有限公司。

1.2 实验仪器

ADVANCE Ⅲ400 MHz 核磁共振波谱仪（ 1H NMR），德国 Bruker 公司;VECTOR-22型傅里叶变换红外光谱仪（ FT-IR），德国 Bruker 公司;D8 Ad⁃vance型 X 射线衍射仪

（ XRD），德国 Bruker 公司; TGA Q500型热重分析仪（TG），美国 TA 公司; AI-7000-NGD 型伺服材料多功能高低温控制试验机，高特威尔（东莞）有限公司;DSA-20型视频光学接触角，德国 KRUSS 公司;JX-X 型纸张可勃吸收性测定仪，杭州研特科技有限公司;DCP-

MIT135A 电脑测控耐折仪，四川长江造纸仪器有限公司;Zetasizer Nano-ZS 动态激光光散射仪，英国Malver公司;DV-2-PYO 型 BROOKFIELD 黏度仪，美国Brookfield 公司; L&W SE-062型抗张强度测定仪，埃登威自动化系统设备有限公司; ZN-100N 型台式紫外灯耐气候试验箱，西安同晟仪器制造有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 WPU乳液的制备

采用自乳化法[17]合成 WPU。取6 g IPDI、14.56 g PCL、1.45 g DMPA加入到装有搅拌装置的250 mL 三口烧瓶中，滴入适量的 DBTDL、NMP，在80℃的恒温水浴条件下搅拌反应2

h，再加入一定量的TMP进行扩链反应1 h。降温至40℃，加入一定量的TEA进行中和反应0.65 h，得到水性聚氨酯预聚体，在高速搅拌下加入一定量的去离子水，减压蒸馏，除去溶剂，得到固含量为25%的半透明、泛蓝光的水性聚氨酯乳液。

1.3.2 双酚芴改性水性聚氨酯乳液的制备

双酚芴改性水性聚氨酯的合成方法和机理同1.3.1。改性物质（TMP）换成双酚芴，乳液命名为WPUS。

1.3.3 9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴合成

取1.8 g双酚芴、15 mL二甲基亚砜加入50 mL单口烧瓶内，磁力搅拌10 min，加入4.5 g 溴乙醇、2.6 g碳酸钾，在100℃的条件下反应12 h。冷却至室温后加入一定量的去离子水，搅拌1 h，静置，减压抽滤，得到白色固体，用四氢呋喃混合溶剂进行重结晶得到产物，产率为89.79%。合成反应机理如图1所示。

1.3.4 9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴改性WPU 的合成

9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴改性WPU的合成方法和机理同1.3.1。改性物质（TMP）换为9，9-双 [4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴，乳液命名为 GWPUS。反应机理如图2所示。

1.4 性能测试及表征

1.4.1 1H NMR测试

采用ADVANCEⅢ400 MHz核磁共振波谱仪对合成的9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴进行结构鉴定，以氘代氯仿（CDCl3）作为溶剂。

1.4.2 红外光谱表征

测试前将胶膜在红外灯下干燥，记录波数500～4000 cm1的红外吸收光谱数据。

1.4.3 XRD表征

对制备好的胶膜进行测试，扫描速度为5°/min，扫描角度10°～ 60°。

1.4.4 力学测试

将胶膜裁剪成50 mm×4 mm 的哑铃形状进行测试，拉伸速度为50 mm/min。

1.4.5 水接触角测试

将胶膜裁剪成20 mm×20 mm 的正方形，每个样品在不同的位置进行测试，取平均值。

1.4.6 吸水率测试

将胶膜裁剪成30 mm×30 mm 的正方形，干燥后称量，将胶膜浸泡于去离子水中48 h，用滤纸吸干胶膜表面残留的水分后称量，吸水率计算见式（1）。

式中，WA 为吸水率，%; m0为样品干燥后的质量，g; m1为样品在水中浸泡48 h后的质量，g。

1.4.7 热重测试（TG）

在氮气气氛下对样品进行测试，升温速率10℃/min，温度范围为30～ 600℃。

1.4.8 乳液粒径和黏度测试

将乳液稀释1000倍后，进行乳液粒径测试。乳液的黏度在室温下以60 r/min 的速度测量。

1.4.9 纸张性能测定

将定量的乳液稀释至0.5%，采用手工涂布方式对纸张表面施胶（纸张表面均匀施胶）。

双酚芴是一种含有 Cardo环骨架结构的双酚类化合物[12-13]，常用于合成芴基环氧树脂、芴基苯并噁嗪树脂，芴基聚酯树脂等，Cardo环骨架的引入，可提高大分子的结构规整性和刚性链段占比，提高材料的力学性能和耐热性[14-16]。但 Cardo 环刚性较强，韧性差。本研究通过双酚芴和制备的9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴，在分子中引入醚键和烷基柔性链段，将其应用于WPU 的改性，制得芴基WPU，以期在耐高温涂料、耐高温胶黏剂、电子封装材料方面拓展其应用。

1 实验

1.1 实验试剂与原料

异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），拜耳（中国）有限公司;聚己内酯二元醇（PCL，

Mn=2000），济宁华凯树脂有限公司;二羟甲基丙酸（DMPA）、三羟甲基丙烷（TMP）、双酚芴（BPFL），上海阿拉丁试剂有限公司;二月桂酸二丁基锡（DBTDL）、 N-甲基吡咯烷酮

（NMP）、碳酸钾（K2CO3）、溴乙醇（C2H5BrO）、二甲基亚砜（DMSO）、四氢呋喃（C4H8O）和三乙胺（TEA），天津市大茂化学试剂厂。以上试剂均为分析纯。

滤纸（60×60 cm，50 g/m2），安徽韦斯实业设备有限公司。

1.2 实验仪器

ADVANCE Ⅲ400 MHz 核磁共振波谱仪（ 1H NMR），德国 Bruker 公司;VECTOR-22型傅里叶变换红外光谱仪（ FT-IR），德国 Bruker 公司;D8 Ad⁃vance型 X 射线衍射仪

（ XRD），德国 Bruker 公司; TGA Q500型热重分析仪（TG），美国 TA 公司; AI-7000-NGD 型伺服材料多功能高低温控制试验机，高特威尔（东莞）有限公司;DSA-20型视频光学接触角，德国 KRUSS 公司;JX-X 型纸张可勃吸收性测定仪，杭州研特科技有限公司;DCP-

MIT135A 电脑测控耐折仪，四川长江造纸仪器有限公司;Zetasizer Nano-ZS 动态激光光散射仪，英国Malver公司;DV-2-PYO 型 BROOKFIELD 黏度仪，美国Brookfield 公司; L&W SE-062型抗张强度测定仪，埃登威自动化系统设备有限公司; ZN-100N 型台式紫外灯耐气候试验箱，西安同晟仪器制造有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 WPU乳液的制备

采用自乳化法[17]合成 WPU。取6 g IPDI、14.56 g PCL、1.45 g DMPA加入到装有搅拌装置的250 mL 三口烧瓶中，滴入适量的 DBTDL、NMP，在80℃的恒温水浴条件下搅拌反应2 h，再加入一定量的TMP进行扩链反应1 h。降温至40℃，加入一定量的TEA进行中和反应0.65 h，得到水性聚氨酯预聚体，在高速搅拌下加入一定量的去离子水，减压蒸馏，除去溶剂，得到固含量為25%的半透明、泛蓝光的水性聚氨酯乳液。

1.3.2 双酚芴改性水性聚氨酯乳液的制备

双酚芴改性水性聚氨酯的合成方法和机理同1.3.1。改性物质（TMP）换成双酚芴，乳液命名为WPUS。

1.3.3 9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴合成

取1.8 g双酚芴、15 mL二甲基亚砜加入50 mL单口烧瓶内，磁力搅拌10 min，加入4.5 g 溴乙醇、2.6 g碳酸钾，在100℃的条件下反应12 h。冷却至室温后加入一定量的去离子水，搅拌1 h，静置，减压抽滤，得到白色固体，用四氢呋喃混合溶剂进行重结晶得到产物，产率为89.79%。合成反应机理如图1所示。

1.3.4 9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴改性WPU 的合成

9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴改性WPU的合成方法和机理同1.3.1。改性物质（TMP）换为9，9-双 [4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴，乳液命名为 GWPUS。反应机理如图2所示。

1.4 性能测试及表征

1.4.1 1H NMR测试

采用ADVANCEⅢ400 MHz核磁共振波谱仪对合成的9，9-双[4-（2-羟基乙氧基）苯基]芴进行结构鉴定，以氘代氯仿（CDCl3）作为溶剂。

1.4.2 红外光谱表征

测试前将胶膜在红外灯下干燥，记录波数500～4000 cm1的红外吸收光谱数据。

1.4.3 XRD表征

对制备好的胶膜进行测试，扫描速度为5°/min，扫描角度10°～ 60°。

1.4.4 力学测试

将胶膜裁剪成50 mm×4 mm 的哑铃形状进行测试，拉伸速度为50 mm/min。

1.4.5 水接触角测试

将胶膜裁剪成20 mm×20 mm 的正方形，每个样品在不同的位置进行测试，取平均值。

1.4.6 吸水率测试

将胶膜裁剪成30 mm×30 mm 的正方形，干燥后称量，将胶膜浸泡于去离子水中48 h，用滤纸吸干胶膜表面残留的水分后称量，吸水率计算见式（1）。

式中，WA 为吸水率，%; m0为样品干燥后的质量，g; m1为样品在水中浸泡48 h后的质量，g。

1.4.7 热重测试（TG）

在氮气气氛下对样品进行测试，升温速率10℃/min，温度范围为30～ 600℃。

1.4.8 乳液粒径和黏度测试

将乳液稀释1000倍后，进行乳液粒径测试。乳液的黏度在室温下以60 r/min 的速度测量。

1.4.9 纸张性能测定

将定量的乳液稀释至0.5%，采用手工涂布方式对纸张表面施胶（纸张表面均匀施胶）。

水性聚氨酯合成、改性及应用前景

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。

水性聚氨酯制备使用的原材料和方法

水性聚氨酯制备使用的原料和方法 作者： 概述： 一、水性聚氨酯制备用原料 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一般以聚醚二醇、聚酯二醇居多，有时还使用聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等小品种低聚物多元醇。 聚醚型聚氨酯低温柔顺性好，耐水性较好，且常用的聚氧化丙烯二醇（PPG）的价格比聚酯二醇低，因此，我国的水性聚氨酯研制开发大多以 聚氧化丙烯二醇为主要低聚物多元醇原料。由聚四氢呋喃醚二醇制得的聚氨酯机械强度及耐水解性均较好，惟其价格较高，限制了它的广泛应用。 聚酯型聚氨酯强度高、粘接力好，但由于聚酯本身的耐水解性能比聚醚差，故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯，其贮存稳定期较短。 2. 异氰酸酯 制备聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯有TDI、MDI等芳香族二异氰酸酯，以及IPDI、HDI、H12MDI等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。由脂肪族或脂 环族二异氰酸酯制成的聚氨酯，耐水解性比芳香族二异氰酸酯制成的聚氨酯好，因而水性聚氨酯产品的贮存稳定性好。国外高品质的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂环族异氰酸酯原料制成，而我国受原料品种及价格的限制，大多数仅用TDI为二异氰酸酯原料。 多亚甲基多苯基多异氰酸酯一般用于制备乙烯基聚氨酯乳液和异氰酸酯乳液。 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性扩链剂有多种，除了类特种扩链剂外，经常还使用1,4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇、乙二胺、二亚乙基三胺等扩链剂。由于胺与异氰酸酯的反应活性比水高，可将二胺扩链剂混合于水中或制成酮亚胺，在乳化分散的同时进行扩链反应。

4. 水 水是水性聚氨酯胶粘剂的主要介质，为了防止自来水中的Ca2+、Mg2+等杂质对阴离子型水性聚氨酯稳定性的影响，用于制备水性聚氨酯的水一般是蒸馏水或去离子水。除了用作聚氨酯的溶剂或分散介质，水还是重要的反应性原料，合成水性聚氨酯目前以预聚体法为主，在聚氨酯预聚体分散与水的同时，水也参与扩链。由于水或二胺的扩链，实际上大多数水性聚氨酯是聚氨酯-脲乳液（分散液），聚氨酯-脲比纯聚氨酯有更大的内聚 力和粘接力，脲键的耐水性比氨酯键好。 5. 亲水性扩链剂 亲水性扩链剂就是能引入亲水性基团的扩链剂。这类扩链剂是仅在水性聚氨酯制备中使用的特殊原料。这类扩链剂中常常含有羧基、磺酸基团或仲胺基，当其结合到聚氨酯分子中，使聚氨酯链段上带有能被离子化的功能性基团。 （1）羧酸型扩链剂 二羟甲基丙酸简称DMPA，全称2，2-二羟甲基丙酸，又称α，α- 双羟甲基丙酸，在国内外是聚氨酯乳液常用的一种亲水性扩链剂，早在六、七十年代在德国、美国等国家就用于制备聚氨酯乳液。90年代初我国成都某厂已能小批量生产。该扩链剂为白色结晶，熔点较高，贮存稳定，因其分子量小（Mw134），较少的用量就能提供足够的羧基量。DMPA的一种制备方法是：由甲醛和丙醛合成二羟甲基丙醛，再用过氧化氢氧化成二羟甲基丙酸。 二羟基半酯半酯是醇与二元酸酐反应的产物，一般醇与酸酐的摩尔比为1：1，酸酐的一个羧基被酯化，而保留另一个羧基。用于聚氨酯乳液的半酯类扩链剂制备中，所用的醇类化合物一般为小分子三醇或低聚物三醇，例如甘油、低分子量聚醚三醇。这样就能生成含羧基的二羟基化合物。三醇的分子量一般在约100~2000之间。可用于制备半酯的酸酐有顺丁烯二酸酐（顺酐）、邻苯二甲酸酐（苯酐）、丁二酸酐、戊二酸酐等。半酯一般需自制。 二、水性聚氨酯的制法有以下几种： 1、溶液法（亦称丙酮法）把端异氰酸基预聚体溶于低沸点能与水互溶的溶剂中（丙酮最常用，因此此方法亦称丙酮法），与亲水性官能基的化

水性聚氨酯涂料及其研究进展

水性聚氨酯涂料及其研究进展 杨姣 班级:100310 学号:100310127 摘要:本文简要介绍了水性聚氨酯涂料及其制备方法、种类,概述了水性聚氨酯涂料在建筑、汽车、织物、防腐保护等不同应用领域上的研究进展。 关键词:水性聚氨酯涂料;应用;进展 1.前言 随着人类生活质量的提高,人们的环保意识也渐渐增强,对自身的生活环境越来越关注。因此环保法规也越来越严格,各种环保条例对挥发性有机化合物(VOC)的排放量、有害溶剂的含量都有严格限制[1]。而水性聚氨酯由于其以水为分散介质,不仅具有无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠等优点;同时还具有溶剂型聚氨酯的一些重要的性能特征[2],水性聚氨酯涂料将聚氨酯涂膜的硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂好等优点与水性涂料的低VOC 含量相结合,符合发展涂料工业的“三前提”( 资源, 能源, 无污染) 及“四E原则”( 经济ECONOMY,效率EFFICIENCY,生态ECOLOGY,能源ENERGY) 和日益强化的时代要求相适应。因此广泛用作木器漆、建筑涂料、汽车漆及防水涂料、防腐涂料等。本文将系统介绍水性聚氨酯涂料的制备方法、种类、应用领域、研究现状。 2.水性聚氨酯涂料 2.1 什么是水性聚氨酯涂料 聚氨酯涂料是1960 年以后发展起来的新型涂料,具有优良的附着力、耐化学品、装饰性及有优良的耐磨性能,是一种高档耐用的合成树脂涂料。聚氨酯涂料超

过硝基漆、丙烯酸树脂漆、环氧树脂漆、油脂漆、天然树脂漆,成为第三大涂料品种,产量仅次于醇酸树脂漆、酚醛树脂漆。 2.2 制备方法 水性PU按制备方法可以分为外乳化型和内乳化型。前者是最早的水性PU产品,1953年美国Du Pont公司的Wyandott 合成了PU 乳液,其制备工艺是在有机溶剂中,先合成了带有-NCO 封端的预聚体,再加入适当的乳化剂,在强剪切力作用下分散于水介质中,并用二元胺进行扩链,但因存在乳化剂用量大、反应时间长以及乳液颗粒较粗而导致稳定性差、成膜性及涂膜性能等都难以达到应用要求,目前已很少采用[3]。另一种是内乳化法,即在制备PU过程中引入亲水性成分,在不添加乳化剂的条件下分散在水中。20世纪60年代初期Dieterich等开发了内乳化法,在PU链段中引入亲水性成分,具有过程不要求强剪切力、可得到稳定的较细的分散颗粒、耐水性及耐非极性溶剂的能力增强等优点,已成为目前运用最广的制备PU 乳液的方法[4]。 2.3 种类 (1) 单组分水性聚氨酯涂料 水性单组分聚氨酯涂料是运用最早的水性聚氨酯涂料,具有很高的断裂延伸率和适当的强度,并能常温干燥。传统的单组分水性聚氨酯涂料通常有较低的分子量或低交联度。与溶剂型聚氨酯涂料相比,单组分水性聚氨酯涂料的耐化学性和耐溶剂性不良,硬度、表面光泽度和鲜艳度都低。 (2) 双组分水性聚氨酯涂料 双组分水性聚氨酯涂料由含有活泼异氰酸基团的固化剂A组分和含有可与异氰酸基团反应的活泼氢(羟基)的水性多元醇组分B组成。组分A:即含活泼异氰酸根(-NCO)组分,具有较低的粘度, 能在水中迅速分散的特性。组分B:多元醇体系,

预聚体法合成水性聚氨酯树脂配方设计及其制备方法150825

预聚体法合成水性聚氨酯树脂配方设计计算 王宇晖 （苏州吉人高新材料（股份）有限公司，江苏省，苏州 215143；) 摘要：利用聚氨酯线形加成聚合反应分子量的控制方程，作者建立了水性聚氨酯树脂配方设计的数学模型计算公式，采用控制NCO/OH摩尔比的方法，合成平均大分子量为2500~4000低粘度预聚体，在水中定量增链，最终合成分子量为1.5~2.5万的大分子水性聚氨酯树脂，其有机溶剂含量不高于15%。采用这种方法，为水性聚氨酯树脂配方设计提供了理论依据，对水性聚氨酯树脂的开发研究，大大缩短了实验过程。 关键词：预聚体法合成水性聚氨酯树脂理论；配方设计计算方法；制备方法；控制NCO/OH摩尔比；高聚物的分子量控制；不必除去少量溶剂。 图书分类号：TQ 311文献标志码：A Preparation and preparation of aqueous polyurethane resin formula by the method of pre polymer Wang Yuhui (Suzhou hi tech material (share) Co., Ltd., Jiangsu, Suzhou 215143, China;) Abstract: using linear polyurethane addition polymerization reaction of molecular weight control equation, the authors establish the mathematical model of the waterborne polyurethane resin formulation design calculation formula, the control method of the NCO / Oh ratio, synthetic average molecular weight for 2500 to 4000 low viscosity pre dimer, in quantitative increase chain, eventually the synthetic molecular weight was 1.5 ~ 2.5 million of macromolecular aqueous polyurethane resin, ————————————————————————

水性聚氨酯-聚丙烯酸酯自修复材料的制备及性能研究

水性聚氨酯-聚丙烯酸酯自修复材料的制备及性能研究 水性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料的制备及性能研究 引言： 随着人们对材料功能的不断要求，自修复材料成为研究的热点领域。在此背景下，水性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料因其 优秀的性能和环境友好性得到了广泛关注。本文旨在研究水性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料的制备方法并探讨其性能。 一、水性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料的制备方法 水性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料的制备主要分为以下几个 步骤： 1. 聚合物的合成：采用聚丙烯酸酯和聚氨酯作为主要材 料进行合成。首先，将聚丙烯酸酯和聚氨酯按照一定的配比加入到反应釜中，控制温度和反应时间进行聚合反应，得到聚合物。 2. 自修复涂层的制备：将得到的聚合物与一定比例的溶 剂混合，搅拌均匀后得到自修复涂层。 3. 材料的涂覆：将自修复涂层涂覆在需要修复的材料表面，然后进行固化处理，形成稳定的复合材料。 二、水性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料的性能 1. 自修复性能：通过在材料表面制备自修复涂层，当材料发 生裂纹或损伤时，涂层中的自修复剂会自动释放填充到裂纹中，与裂纹中的污染物反应形成新的化学键，从而实现自修复效果。 2. 机械性能：水性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料具有优异的强度和韧性，可以抵抗较大的力量作用，并能保持材料的持久性。 3. 环境友好性：与传统的有机溶剂制备的材料相比，水

性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料使用水作为溶剂，无毒无害，对环境友好。 4. 耐热性能：水性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料具有较好的耐高温性能，可以在高温环境下使用。 三、结论 水性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料通过制备自修复涂层，能 够实现对材料的自动修复。该材料具有良好的机械性能、环境友好性和耐热性能，具有广阔的应用前景。随着对自修复材料研究的不断深入，水性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料有望在 航空、汽车、建筑等领域得到更广泛的应用 综上所述，水性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料是一种具 有良好性能和广阔应用前景的材料。通过制备自修复涂层，该材料能够实现对材料的自动修复，提高了材料的使用寿命和可靠性。它具有优异的机械性能、环境友好性和耐热性能，可以在各个领域广泛应用。随着对自修复材料研究的不断深入，水性聚氨酯/聚丙烯酸酯自修复材料有望在航空、汽车、建筑等 领域得到更广泛的应用。未来，可以进一步研究该材料的性能优化，提高其自修复效果和耐热性能，以满足不同领域的需求

聚氨酯的合成、性能及应用

聚氨酯的合成和产品的性能及应用分析 一介绍： 聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。目前我国聚氨酯制品品种牌号约80种，其中弹性体60余种，泡沫塑料10余种，聚氨酯制品具有强度好、抗压大、抗撕裂性能好、耐磨等性能，产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空. 二．基本聚氨酯的合成

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 聚氨基甲酸酯 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+HO- → -NH-COO- 随着时间的推移与科学的进步，简单的聚氨酯不能满足人们的需要，因此增加了许多的合成材料。以下主要介绍水性聚氨酯的合成 （一）聚氨酯的合成之水性聚氨酯 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。 根据聚氨酯的水性化方法划分 根据制备方法有多种分类。举例如下。 (1)自乳化法和外乳化法 自乳化法又称内乳化法，是指聚氨酯链段中含有亲水性成分，因而无需乳化剂即可形成稳定乳液的方法。 外乳化法又称为强制乳化法，若分子链中仅含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。 比较而言，外乳化法制备的乳液中，由于亲水性小分子乳化剂的残留，影响固化后聚氨酯胶膜的性能，而自乳化法消除了此弊病。水性聚氨酯的制备目前以离子型自乳化法为主。 (2)预聚体法、丙酮法、熔融分散法

含芴基Cardo环水性聚氨酯的制备及其热性能研究

含芴基Cardo环水性聚氨酯的制备及其热性能研究 含芴基Cardo环水性聚氨酯的制备及其热性能研究 摘要：本文采用芴基Cardo环作为改性单体，通过溶液聚合反应制备了一种含芴基Cardo环的水性聚氨酯。通过对聚合物的结构和热性能进行表征，研究了芴基Cardo环对水性聚氨酯热性能的影响。结果表明，芴基Cardo环的引入不仅提高了水性聚氨酯的热稳定性，还显著增强了其热传导性能，使其具备潜在的应用价值。 1.引言 水性聚氨酯是一种绿色环保的水性分散体系，具有优异的性能，被广泛应用于涂料、粘接剂、弹性纤维等领域。为了进一步提高水性聚氨酯的性能，研究人员开始探索引入新的单体来改善其性能。Cardo结构是一种广泛应用于聚合物中的特殊结构， 其在聚合物中作为支撑结构，可提高聚合物的热性能、抗氧化性能和耐磨性能等。芴基Cardo环是Cardo结构中的一种重要类别，其在聚合物材料中具有独特的性能和广泛的应用前景。本文旨在通过制备含芴基Cardo环的水性聚氨酯，研究其热性能的变化规律，为开发高性能水性聚氨酯提供理论基础。 2.实验部分 2.1 材料 苯胺、对苯二甲酸酐、二甲基亚砜（DMSO）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、聚乙二醇2000（PEG2000）、环氧乙烷、热安定 剂等。 2.2 合成 首先，在反应瓶中按一定的配比加入苯胺、对苯二甲酸酐和DMSO，搅拌溶解得到均匀的溶液。然后将这个溶液置于恒温水

浴中，在保持温度的同时，缓慢滴加聚乙二醇2000和环氧乙烷，反应进行24小时。得到的聚合物经多次洗涤和干燥后即 可得到含芴基Cardo环的水性聚氨酯。 3.结果与讨论 3.1 结构表征 通过红外光谱、核磁共振、热重分析等技术对制备的含芴基Cardo环水性聚氨酯进行结构表征。结果显示，芴基Cardo环 成功引入了聚氨酯分子链中。 3.2 热性能研究 利用热重-差热分析仪对含芴基Cardo环水性聚氨酯的热性能 进行研究。结果表明，引入芴基Cardo环明显提高了聚氨酯的热稳定性。在高温下，含芴基Cardo环水性聚氨酯的热分解温度明显高于未引入芴基Cardo环的水性聚氨酯。该现象可归因于芴基Cardo环的结构稳定性及其对分子链的支撑作用。此外，研究还发现，引入芴基Cardo环的水性聚氨酯具有较高的热传导性能，这可能是由于芴基Cardo环结构促使分子链排列更加紧密，交联结构更为稳定，从而增强了热传导性能。 4.结论 通过引入芴基Cardo环，成功制备了水性聚氨酯聚合物，并研究了其热性能。结果显示，芴基Cardo环的引入显著提高了水性聚氨酯的热稳定性并增强了其热传导性能。研究结果表明，引入含芴基Cardo环的水性聚氨酯具备潜在的应用前景，可用于高温环境下的热传导材料等领域。然而，本研究仅对水性聚氨酯的热性能进行了初步研究，后续研究还需进一步探索其在其他性能上的优化及应用拓展

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 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。 结论： 本文对水性聚氨酯/聚吡咯导电复合材料进行了制备方法和性 能的研究。结果表明，该导电复合材料具有较高的导电性能、机械性能和稳定性，具有广泛的应用前景。未来的研究方向可以在材料的改性和性能优化方面展开，进一步提高导电复合材料的性能和适用范围 综上所述，本研究成功制备了水性聚氨酯/聚吡咯导电复 合材料，并对其性能进行了详细的分析。结果表明，该导电复合材料具有较高的电导率、机械性能和稳定性，可用于多个领域。特别是在柔性电子和能源领域，该导电复合材料具有广泛的应用前景。未来的研究可以着重在材料改性和性能优化方面，以进一步提高导电复合材料的性能和适用范围

新型聚氨酯材料的制备与性能研究

新型聚氨酯材料的制备与性能研究 一、引言 近年来，随着人们对环保材料和高性能材料需求的不断增加，新型聚氨酯材料成为研究的热点。本文将介绍新型聚氨酯材料的制备方法以及其性能研究进展。 二、聚氨酯材料的制备方法 聚氨酯材料的制备方法主要包括两步：原料选取和反应制备。原料选取主要涉及聚醚或聚酯的选择，可以根据所需应用的不同来选择不同的原料。反应制备步骤包括聚醚或聚酯与异氰酸酯之间的反应。在此反应过程中，可以引入交联剂以增加材料的强度和硬度。 三、聚氨酯材料的性能研究 1.力学性能 聚氨酯材料具有良好的力学性能，具有较高的强度和硬度。通过调整反应条件和原料比例，可以实现对聚氨酯材料力学性能的调控。研究表明，引入交联剂可以显著提高材料的力学性能。 2.热性能

聚氨酯材料具有较好的热稳定性和耐热性。研究表明，材料的 耐热性能与聚氨酯的结构密切相关。通过改变原料和反应条件， 可以获得具有不同耐热性能的聚氨酯材料。 3.光学性能 聚氨酯材料在光学方面具有广泛的应用潜力。研究表明，在聚 氨酯材料中引入不同含能基团或荧光染料，可以实现对材料光学 性能的调控。通过纳米材料的引入，还可以实现对聚氨酯材料的 透明度和折射率的调节。 四、聚氨酯材料的应用 1. 塑料工业 聚氨酯材料在塑料工业中具有广泛的应用前景。其优异的力学 性能和热稳定性使得聚氨酯材料可以用于制造高强度、高硬度和 耐高温塑料制品。 2. 涂料和胶粘剂 聚氨酯材料被广泛应用于涂料和胶粘剂领域。由于其优良的粘 附性和耐化学性，聚氨酯材料可以用于制造高性能涂料和胶粘剂，满足不同应用领域的需求。 3. 医疗器械

聚氨酯材料在医疗器械领域具有重要的应用价值。其良好的生 物相容性和可塑性使得聚氨酯材料可以用于制造人工关节、心脏 瓣膜等医疗器械，为医疗领域提供了可靠的解决方案。 五、聚氨酯材料的发展趋势 1. 绿色环保 随着环境保护意识的提高，绿色环保成为新型聚氨酯材料发展 的重要方向。研究人员正在寻找可替代传统原料的绿色原料，并 探索低能耗、低排放的制备方法。 2. 高性能 新型聚氨酯材料的研究主要致力于提升其力学性能、耐热性能 和光学性能。研究人员正在寻找能够提高材料性能的新型添加剂，并通过调控反应条件和原料比例来实现对材料性能的精确调控。 六、结论 新型聚氨酯材料的制备与性能研究是当前材料领域的热点之一。通过选择适当的原料和反应条件，可以制备出具有优异性能的聚 氨酯材料。聚氨酯材料具有广泛的应用前景，特别是在塑料工业、涂料和胶粘剂以及医疗器械领域。未来的研究将集中在绿色环保 和高性能方面，以满足人们对材料的不断增长的需求。

水性聚氨酯-四氧化三铁磁性纳米复合材料的制备与性能

水性聚氨酯-四氧化三铁磁性纳米复合材料的制备与性能 水性聚氨酯/四氧化三铁磁性纳米复合材料的制备与性能 引言： 随着纳米技术的飞速发展，磁性纳米材料作为一种新型的多功能材料，被广泛应用于电子、医学和环境领域。其中，水性聚氨酯/四氧化三铁磁性纳米复合材料具有优越的物理性能和化 学稳定性，在生物医学和储能领域具备重要应用前景。 一、制备方法 在制备水性聚氨酯/四氧化三铁磁性纳米复合材料时，首 先需要合成水性聚氨酯。一种常用的方法是采用聚醚作为软段以及异氰酸酯作为交联剂，通过添加剂和一定条件下的反应，获得水性聚氨酯。 接着，将合成的水性聚氨酯与四氧化三铁磁性纳米材料进行复合。通常使用原位共聚合或液相交联的方法，通过将四氧化三铁磁性纳米粒子均匀分散于水性聚氨酯中，使其表面被覆盖，从而获得水性聚氨酯/四氧化三铁磁性纳米复合材料。 二、性能分析 1. 磁性性能分析 水性聚氨酯/四氧化三铁磁性纳米复合材料具有优异的磁性能。由于四氧化三铁纳米粒子的存在，复合材料表现出良好的饱和磁化强度和剩余磁化强度。此外，由于纳米尺寸效应的存在，复合材料还表现出优异的磁滞回线和磁滞损耗。 2. 力学性能分析 水性聚氨酯/四氧化三铁磁性纳米复合材料具有较高的强度和 耐磨性。四氧化三铁纳米粒子的添加可以增强复合材料的刚性和强度，使其具备更好的耐久性和抗拉强度。同时，复合材料

还表现出优异的耐磨性，适用于制备高强度的涂层材料。 3. 热稳定性分析 水性聚氨酯/四氧化三铁磁性纳米复合材料具有优异的热稳定性能。由于聚氨酯的高热稳定性和四氧化三铁纳米粒子的导热性质，复合材料在高温环境下依然保持稳定。这使得复合材料可以应用于高温领域，如电子器件和航天器材。 三、应用前景 水性聚氨酯/四氧化三铁磁性纳米复合材料具有广泛的应用前景。首先，在医学领域中，由于其良好的生物相容性和磁性特性，复合材料可应用于磁控靶向药物输送和磁热疗法等领域，提供了新的治疗手段。 其次，复合材料在电子器件中具有潜在应用。由于高热稳定性和优异的磁性能，复合材料可用于制备具有高效能和高度集成的磁存储器件和传感器。 此外，复合材料还可用于能量存储和环境保护领域。通过将其应用于锂离子电池和超级电容器中，可以提高能量密度和循环寿命，为可再生能源开发提供新的途径。 结论： 水性聚氨酯/四氧化三铁磁性纳米复合材料具有卓越的性能和广阔的应用前景。通过合理调控和优化制备方法，可以进一步提高其性能和应用领域。这将为磁性纳米复合材料的研究和应用提供新的思路和方向 综上所述，水性聚氨酯/四氧化三铁磁性纳米复合材料具有出色的性能和广泛的应用前景。其在耐磨性、热稳定性和磁性能方面表现突出，适用于制备高强度的涂层材料，并可在高温环境下保持稳定。该复合材料在医学领域可应用于磁控靶向

水性聚氨酯的制备及改性方法

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。1975年研究者们向聚氨酯分子链中引入亲水成分，从而提高了水性聚氨酯的乳液稳定性和涂膜性能，其应用领域也随之拓广。进入21世纪以来，随着水性聚氨酯乳液应用范围的进一步拓宽，世界范围内日益高涨的环保要求，进一步加快了水性聚氨酯工业发展的步伐。[2] 相对于国外，国内的水性聚氨酯发展较晚。我国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性聚氨

聚氨酯材料的制备及性能研究

聚氨酯材料的制备及性能研究聚氨酯是一种重要的高分子化合物，具有优异的物理性能和化学性能。 一、聚氨酯的制备方法 聚氨酯的制备方法包括聚酯型、聚醚型、聚氨酯醇型和聚异氰酸酯型。其中，聚酯型和聚醚型是最常用的制备方法。 1.聚酯型 聚酯型聚氨酯是由多羟基醇和多酸酐或多元酸酐经缩酐反应制备而成的。常用的多羟基醇有聚酯多元醇、聚醚多元醇等，常用的多酸酐或多元酸酐有己内酰胺、苯酰胺等。 2.聚醚型 聚醚型聚氨酯是由聚醚多元醇和二异氰酸酯经缩合反应制备而成的。其反应机理为二异氰酸酯与聚醚多元醇的反应，生成聚氨酯。 二、聚氨酯材料的性能特点 聚氨酯材料具有优异的物理性能和化学性能。 1.力学性能 聚氨酯材料的力学性能优异。硬度高，强度大，可根据需要进行调整。 2.热性能 聚氨酯材料的热性能良好，可在-40℃~-120℃温度范围内工作。 3.化学性能 聚氨酯材料的化学性能良好，耐油、耐溶剂、耐酸、耐碱等。

4.耐磨性 聚氨酯材料的耐磨性良好，是一种优良的磨损材料。 三、聚氨酯材料的应用领域 聚氨酯材料广泛应用于机械制造、矿山冶金、工业制造、汽车制造等领域。具体应用如下： 1.制造耐磨零件 聚氨酯材料制成的零件具有耐磨、耐腐蚀等特性，可用于制造磨损部件。 2.制造机械密封件 聚氨酯材料具有优异的密封性，可用于制造机械密封件。 3.制造输送带 聚氨酯材料的耐磨性良好，是一种优良的制造输送带材料。 4.制造植入物 聚氨酯材料具有良好的生物相容性，可用于制造植入物。 四、聚氨酯材料的发展趋势 聚氨酯材料的发展趋势是注重材料的高性能化、低污染化和环保化。未来，聚氨酯材料的应用领域将更加广泛，技术也将更加成熟，发展前景广阔。 总之，聚氨酯材料是一种重要的高分子化合物，具有优异的物理性能和化学性能，未来发展前景广阔。

水性聚氨酯的合成

闫福安，陈俊之宇文皓月创作 (武汉工程大学化工与制药学院,武汉430073) 摘要：对水性聚氨酯的合成单体、合成原理、合成工艺及改性方法作了介绍。水性聚氨酯合成技术不竭完善,市场正在推进,国内相关企业和研究机构应加强合作,从分子设计出发,不竭推进水性聚氨酯财产的技术进步和市场推广。 关键词：水性聚氨酯；合成；改性 0引言 聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、反应条件温和、专一、可控,配方调整余地大及其高分子资料的微观结构特点,可广泛用于涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体,已成为人们衣、食、住、行必不成少的资料之一,其自己就已经形成了一个多品种、多系列的资料家族,形成了完整的聚氨酯工业体系,这是其它树脂所不具备的。据有关报导,在全球聚氨酯产品的消耗总量中,北美洲和欧洲占到70％左右。美国人均年消耗聚氨酯资料约5.5kg,西欧约 4.5kg,而我国的消费水平还很低,年人均缺乏0.5kg。溶剂型的聚氨酯涂料品种众多、用途广泛,在涂料产品中占有非常重要的地位。水性聚氨酯的研究始自20世纪50年代,60、70年代,对水性聚氨酯的研究、开发迅速发展,70年代开始工业化生产用

作皮革涂饰剂的水性聚氨酯。进入90年代,随着人们环保意识 以及环保法规的加强,环境友好的水性聚氨酯的研究、开发日益受到重视,其应用已由皮革涂饰剂不竭扩展到涂料、黏合剂等领域,正在逐步占领溶剂型聚氨酯的市场。在水性树脂中,水性聚 氨酯仍然是优秀树脂的代表,是现代水性树脂研究的热点之一。 1水性聚氨酯的合成单体 1.1多异氰酸酯(polyisocynate) 多异氰酸酯可以根据异氰酸酯基与碳原子连接的部位 特点,可分为四大类：芳香族多异氰酸酯(如甲苯二异氰酸 酯,TDI)、脂肪族多异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯,HDI)、芳脂族多异氰酸酯(即在芳基和多个异氰酸酯基之间嵌有脂肪烃基－常为多亚甲基,如苯二亚甲基二异氰酸酯,XDI)和脂环族多异氰 酸酯(即在环烷烃上带有多个异氰酸酯基,如异佛尔酮二异氰酸酯,IPDI。芳香族多异氰酸酯合成的聚氨酯树脂户外耐候性差, 易黄变和粉化,属于“黄变性多异氰酸酯”,但价格低,来源方便,在我国应用广泛,如TDI经常使用于室内涂层用树脂；脂肪族多异氰酸酯耐候性好,不黄变,其应用不竭扩大,欧美发达国家已经成为主流的多异氰酸酯单体；芳脂族和脂环族多异氰酸酯接近 脂肪族多异氰酸酯,也属于“不黄变性多异氰酸酯”。水性聚氨酯合成用的多异氰酸酯主要有TDI、IPDI、HDI、TMXDI(四甲基

水性聚氨酯实验方案

水性聚氨酯树脂防水涂料的制备及性能研究实验方 案 指导老师：苏晓磊 组员：李谦，吴钵，赵文杰 一、问题的提出 随着社会的发展和科技的进步，目前大部分地方使用的聚氨酯树脂都为溶剂 型聚氨酯树脂。这些有机溶剂的使用会造成各种危害，如操作者的健康、环境污染、储存运输等安全隐患。而且溶剂的挥发和回收还会造成资源和能源的浪费，也不符合国家节能减排的产业政策。随着经济的发展和全球一体化环保和能源问题也引起各个国家的重视。因此各个国家开始思考是不是可以发明一种新型的聚氨酯树脂防水材料来代替溶剂型聚氨酯树脂防水材料，因此就有了发展和使用水性聚氨酯树脂替代目前的溶剂型树脂材料的想法产生。 [ 1] 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(-NH COO -) 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。 目前日本、德国、意大利等发达国家已开始使用水性聚氨酯树脂替代溶剂型聚氨酯树脂采用人工合成。我国由于水性聚氨树脂开发比较迟目前未经改性的水性聚氨酯树脂还不能用于各个行业。目前已有许多改性的水性聚氨酯树脂产品，如专利号CN101348554、CN1884335、CN1854165、CN1772786、CN1611522等等。这些水性聚氨酯树脂尽管使用原料和生产工艺有所不同，但产品只能用于涂料和粘合剂，应用范围还是非常局限的。

水性聚氨酯涂料合成工艺的研究(全文)

水性聚氨酯涂料合成工艺的研究 引言 水性聚氨酯是以聚氨酯树脂为基料、以水代替有机溶剂作为分散介质的新型高分子材料，不但保留了传统溶剂型聚氨酯的一些优良性能，还具有无毒、不燃、不污染环境及节约能源等优点。将水性聚氨酯用于涂料粘合剂时，织物使用性能与传统工艺相近，干湿摩擦牢度、耐洗色牢度与未改性涤棉染色样品相当，甚至有所提高，更重要的是该类涂料粘合剂无甲醛释。因此，水性聚氨酯作为一种新型的环保型涂料粘合剂越来越受到人们的重视。 图1聚氨酯的合成 一、水性聚氨酯涂料研究进展 水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基础，用水而非传统溶剂为分散质配制而成的涂料。水性聚氨酯乳液具有三大特点:其连续相为水相，故安全，易保管和C存，使用方便;成本低;较完整的保留了溶剂型聚氨酯的特性。进入21世纪后，水性聚氨酯涂料的应用面开始不断拓宽。国内一些生产水性聚氨酯的厂家开始将目光投向涂料领域，生产水性聚氨酯涂料的厂家也从20世纪90年代的不到十家增加到现在的几十家，该产业进入一个新的进展阶段。在PVC點结、汽车内饰、防止功能性整理、涂层等方面都有大量的工业化应用。随着世界范围内日益高涨的环保要求，更是加快了水性聚氨酯工业进展的步伐。目前水性聚氨

酯涂料的进展思路主要集中在以下几个方面:一是与丙烯酸树脂进行共聚，形成以丙烯酸为壳，聚氨酯为核的共聚乳液，其综合性能优于纯聚氨酯乳液，在硬度和耐热性方面都有很大提高;二是合成水性紫外固化聚氨酯涂料，其性能甚至超过双组分的性能，和溶剂型涂料相媲美，适合流水线作业的大型家具厂;三是在合成原料上采纳可再生资源例如植物油，废弃塑料等制备多元醇，然后应用该多元醇合成水性聚氨酯，既可以节省资源，又可以改善涂膜性能。 二、水性聚氨酯涂料的合成工艺 （一）、无皂乳液聚合 无皂乳液是在反应过程中完全不加乳化剂或仅加入微量乳化剂(其浓度小于临界胶束浓度CMC)的乳液聚合过程。由于传统的乳液反应中存在小分子乳化剂，所制得的胶膜在使用时小分子乳化剂在聚合物与固体基体之间会迁移，这使得聚合物的粘合性变差，并且多余的乳化剂对材料的性能与环境都有负面的影响。无皂乳液聚合解决了乳液中多余的乳化剂的问题，可以幸免涂料粘合剂使用时粘接不牢的缺陷。杨建军等采纳无皂乳液聚合的方法用丙烯酸酯单体对含C=C双键的水性聚氨酯进行接枝共聚改性，制得丙烯酸酯改性聚氨酯无皂乳液。该无皂乳液所得到的聚合物粒子为120~150nm，通过无皂乳液聚合方法制得的聚氨酯-丙烯酸酯乳液的贮存稳定性较好，该乳液涂膜在水中浸泡72h 后的吸水率为19.1%，在碱中浸泡不溶胀，说明该涂膜的耐水

水性聚氨酯改性及工艺研究的开题报告

水性聚氨酯改性及工艺研究的开题报告 一、选题背景及研究意义 随着环境保护和健康意识的增强，水性聚氨酯作为一种环保型涂料 和粘合剂而得到了广泛应用。然而传统的水性聚氨酯在耐热性、耐水性、耐化学品性等方面存在一定的局限性，因此需要对其进行改性，以提高 其使用性能和适用范围。 本课题旨在对水性聚氨酯进行改性，探究不同改性方法对其性能的 影响，并优化制备工艺，以期提高改性水性聚氨酯的物理化学性能和应 用效果。 二、研究内容和方法 研究内容： 1. 对水性聚氨酯进行改性，探究改性对其性能的影响。 2. 优化改性水性聚氨酯的制备工艺 研究方法： 1. 通过引入具有特殊性能的官能团或添加剂等，对水性聚氨酯进行 改性。 2. 考察改性对水性聚氨酯的表观形态、流变性能、耐热性、耐水性、耐化学品性等性能的影响。 3. 优化改性水性聚氨酯制备工艺，包括改变反应条件，调整前驱体 配比，探究加入新型表面活性剂的可行性等。 三、预期研究结果 1. 分析不同改性方法对水性聚氨酯性能的影响，找到适合工业生产 的改性方法。 2. 优化改性水性聚氨酯的制备工艺，提高其加工性能和应用效果。

3. 探究加入新型表面活性剂的可行性，为进一步改进水性聚氨酯的性能奠定基础。 四、研究难点和解决方法 难点： 1. 水性聚氨酯的改性存在多种方法和途径，如何确定最适合的改性方法是本课题的难点之一。 2. 水性聚氨酯的制备工艺相对复杂，如何找到适合改性的工艺是一个困难的问题。 解决方法： 1. 对不同改性方法进行综合比较，从中找到最适合的改性方法。 2. 借助实验室设备优化工艺，并从工业应用的角度出发进行优化。 五、研究进度安排 第一年： 1. 进行水性聚氨酯改性方法的调研和初步实验。 2. 对改性水性聚氨酯的物理化学性能进行初步测试和分析。 第二年： 1. 确定最佳的改性方案和优化工艺。 2. 对优化后的改性水性聚氨酯进行进一步的物理化学性能测试。 第三年： 1. 探究新型表面活性剂的可行性，并进行实验验证。 2. 完成论文及相关学术交流。 六、参考文献

聚氨酯发泡材料的制备及性能调控研究

聚氨酯发泡材料的制备及性能调控研究 近年来，聚氨酯发泡材料因其优良的综合性能广泛应用于各行各业，尤其在建筑、交通、汽车、家具等领域中，得到了越来越广泛的应用。本文旨在对聚氨酯发泡材料的制备方法及性能调控进行深入研究，以期更好地应用于实际生产中。 一、聚氨酯发泡材料的制备方法 聚氨酯发泡材料的制备方法可以分为两类，一类是物理发泡方法，另一类是化 学发泡方法。物理发泡方法是通过机械或物理作用使发泡剂增加体积形成孔隙结构，化学发泡方法是通过在聚氨酯材料中加入化学发泡剂来使材料发生化学反应，从而形成发泡结构。 1. 物理发泡方法 物理发泡方法主要是在材料中加入发泡剂，通过机械或物理作用使发泡剂增加 体积形成孔隙结构。目前常用的物理发泡方法有高压物理发泡法和低压物理发泡法。 高压物理发泡法是将发泡剂加入聚氨酯材料中，将其置于高压容器中，通过加 热使发泡剂膨胀，压力下降，从而形成孔隙结构。低压物理发泡法则是将发泡剂加入聚氨酯材料中，通过外部力或机械作用使发泡剂膨胀形成孔隙结构。 2. 化学发泡方法 化学发泡方法是通过在聚氨酯材料中加入化学发泡剂，使材料发生化学反应， 从而形成发泡结构。主要化学发泡方法有氧气发泡法、水分解发泡法、铬酸盐发泡法。 水分解发泡法是在聚氨酯材料中加入水分解剂，使水分解剂分解生成水和CO2，形成泡沫结构。氧气发泡法是在聚氨酯材料中加入氧化剂，使其与聚氨酯发生反应，产生CO2，形成泡沫结构。铬酸盐发泡法则是在聚氨酯材料中加入铬酸盐，使其 与碱反应，产生二氧化碳，形成泡沫结构。

二、聚氨酯发泡材料的性能调控 聚氨酯发泡材料的性能与其泡沫结构以及基体材料的性质有关。对聚氨酯发泡 材料的性能调控可以通过改变发泡条件、选择发泡剂以及改变基体材料来实现。 1. 改变发泡条件 改变发泡条件可以调控聚氨酯发泡材料的密度、孔隙度等结构性能。调整发泡 温度、时间、压力、发泡剂含量等因素，可以控制泡沫的尺寸、形状和孔隙度。 2. 选择发泡剂 不同的发泡剂对聚氨酯发泡材料的性能有不同的影响。选择适合的发泡剂可以 改善聚氨酯发泡材料的性能。如选择水分解剂作为发泡剂，可以增加聚氨酯材料的柔韧性和弹性；选择氧气发泡剂可以有效提高聚氨酯材料的刚性和硬度。 3. 改变基体材料 聚氨酯发泡材料的基体材料对其性能的影响很大。改变基体材料可以调控聚氨 酯发泡材料的力学性质、耐久性和稳定性等方面。如使用热塑性聚氨酯（TPU）作为基体材料，可以大大提高聚氨酯发泡材料的耐磨性和耐寒性。 三、聚氨酯发泡材料的应用 聚氨酯发泡材料由于其优良的综合性能被广泛应用于建筑、交通、汽车、家具 等领域。在建筑领域中，聚氨酯泡沫材料被广泛应用于隔热、保温、防水等方面。在汽车、交通领域中，聚氨酯泡沫材料被广泛应用于车身、安全气囊、座椅垫等方面。在家具领域中，聚氨酯泡沫材料被广泛应用于沙发、床垫、椅子等方面。 总之，聚氨酯发泡材料具有广泛的应用前景，它的制备方法和性能调控是关键。通过优化发泡条件、选择适合的发泡剂以及改变基体材料，可以调控聚氨酯发泡材料的性能，使其更好地适应各领域的需求。