聚氨酯涂料由于其固化后的涂膜具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐化学品性、耐温性能及弹性等优点,在国防、建筑、化工、防腐、电气绝缘、木器涂料等各方面得到了广泛的应用。然而单一的聚氨酯涂料在耐水性、光泽、硬度等方面还不够抱负,可以通过改性使聚氨酯获得更加优异的综合性能。聚氨酯的改性主要有两种方式:一种是通过简洁的物理方法将具有互补特性的两种或多种树脂混合在一起;另一种是通过化学方法使产品具有两种或多种体系的综合特性。本文综述了国内外利用丙烯酸酯、环氧树脂、有机硅、纳米粒子等对聚氨酯涂料改性的讨论进展。 1丙烯酸酯改性聚氨酯
羊毛粉 聚丙烯酸酯类产品与聚氨酯材料相比在耐候、耐水、耐溶剂及保光性等方面表现出良好的性能,且原料成本以及加工成本低廉,而聚氨酯树脂在强度、弹性及粘接性能等方面性能突出,因此聚丙烯酸酯与聚氨酯在性能上具有很好的互补作用。依据这一特点,利用丙烯酸酯改性聚氨酯,可使丙烯酸改性后的聚氨酯材料兼有聚丙烯酸酯与聚氨酯的综合性能,同时又降低了产品的成本[1]。
触摸笔
NarayanR等[2]用丙烯酸酯对聚氨酯进行改性,发觉改性后的涂料黏度变小、附着力增加、抗张强度增大。杨建军等[3]采纳无皂乳液聚合方法,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。同改性前的聚氨酯乳液相比,丙烯酸酯改性聚氨酯无皂乳液的粒径明显增大,耐水性、耐溶剂性和抗拉强度都明显提高。王浩等[4]以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)为原料,合成一系列可紫外光固化的端丙烯酸酯基聚氨酯,经UV固化后的涂层耐水性能很好,且随聚氨酯中端丙烯酸酯基含量的增加,固化涂层的热性能和力学性能均有所提高。
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调制解调器固件等讨论了电子束固化的聚氨酯丙烯酸酯的光老化反应行为及光老化反应的动力学,通过FTIR及UV可见光谱发觉,光老化反应分两段进行,第一阶段主要是电子束固化后树脂中残留的丙烯酸酯基团的进一步交联和氧化,原子力显微镜(AFM)观看了随着丙烯酸酯基团交联,树脂表面硬度的变化;其次阶段氧化速率下降,光老化速率基本恒定,随着涂膜表面不同厚度处丙烯酸酯残留基团含量的变化,在涂膜不同厚度处呈现出不同的老化现象。ChenYB等[7]采纳丙烯酸羟乙酯(HEA)和自制的双羟基丙烯酸酯,把丙烯酸酯基团引入到聚氨酯侧链中,制备了可UV固化的丙烯酸酯聚氨酯;改性聚氨酯链中C=C含量达到了4·5meq/g;讨论表明在相同辐照时间下,C=C的转化率随着UV强度的增加而增大;在UV强度相同的条件下,固化速率随树脂中C=C的含量变化而变化,前40s内C=C含量越高固化速率越快,40s之后固化速率最快为C=C含量为3·6meq/g时;另外涂膜的耐热性、耐溶剂性、摆杆硬度、机械性能均随着C=C含量的增加而增加,比未加入丙烯酸酯单体的聚氨酯涂膜性能更佳。ZhuXL等[8]采纳异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、丙烯酸等制备了聚氨酯丙烯酸酯杂化乳液,分析了各种原料配比、引发剂、乳化剂等用量对乳胶粒子粒径大小的影响;结果表明,当表面活性剂含量为0·1%时,乳胶粒子粒径较未添加表面活性剂的乳液明显增大,若表面活性剂含量连续增大,乳胶粒子粒径变小并且粒径尺寸分布变窄;丙烯酸单体交联剂三羟甲基丙烷丙烯酸酯(TMPTA)的加入会使乳胶粒径变小,粒径分布范围变窄。
2环氧树脂改性聚氨酯
环氧树脂(EP)材料具有高模量、高强度和耐化学性好等优点,环氧树脂含有活泼的环氧基团,可直接参加水性聚氨酯的合成反应。常见环氧改性的聚氨酯是将环氧树脂与聚氨酯反应后部分形成网状结构,以提高水性聚氨酯涂膜的机械性能及耐热性、耐水性和耐溶剂性等性能。
吴校彬[9]等以EP(牌号为E44)为改性剂,以聚醚二元醇(N210)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,4-丁二醇(BDO)、三羟甲基丙烷(TMP)为原料制备了环氧改性聚氨酯树脂(PUE)。环氧树脂的引入提高了改性PU膜的硬度、拉伸强度及耐热性;当NCO/OH摩尔比为1·3~1·4,E44用量为6%~7%,扩链剂BDO用量为6%~8%,交联剂TMP用量为2·5%~3%时,PUE涂膜的主要性能指标均优于PU。曾凡辉等[10]使用溴化环氧树脂对聚氨酯涂料进行阻燃改性,制得了具有阻燃功能的聚氨酯涂料。讨论了溴化环氧及协同剂Sb2O3用量对聚氨酯涂料阻燃性能和涂膜硬度、光泽度的影响。结果表明,当溴化环氧用量为10%,Sb2O3含量为3%时,可将聚氨酯涂料的极限氧指数(LOI)从18提高到30,同时能保证聚氨酯涂料优良的物理机械性能。徐伟箭等[11]制备了新型二氧化双环戊二烯环氧树脂(DCPDE)/聚氨酯(PU)互穿聚合物网络(DCP
superboostDE/PUIPNs)。互穿聚合物网络的形成,提高了二氧化双环戊二烯环氧树脂的柔韧性、附着力和耐冲击性;固化剂的加入改进了聚氨酯/环氧树脂互穿网络的耐热性能;DCPDE增韧改性后的环氧树脂比改性之前的环氧树脂呈现明显的两相结构。AhmadS等[12]将亚麻仁油环氧树脂经羟基化处理后与甲苯二异氰酸酯(质量分数为10%)反应合成的聚氨酯涂料,具有良好的物理机械性能及防腐特性,成本也较低。
3有机硅改性聚氨酯
电极扁钢 有机硅具有优良的耐水性、耐化学品性、耐温变性、介电性、耐候性、低表面张力、无毒无腐蚀等优异性能,将有机硅用于聚氨酯的改性克服了聚氨酯树脂的性能缺陷,是扩大聚氨酯应用领域的一条重要途径。
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