IBOMA共聚改性水性聚氨酯的合成及其性能研究

doi:10.3969/j.issn.1000-2006.2016.01.017

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南京林业大学学报（自然科学版） ›› 2016, Vol. 59 ›› Issue (01): 104-110.doi: 10.3969/j.issn.1000-2006.2016.01.017

IBOMA共聚改性水性聚氨酯的合成及其性能研究

徐徐,曹晓琴,邢蓥滢,王石发^*

南京林业大学化学工程学院,江苏省生物质绿色燃料与化学品重点实验室,江苏南京 210037

出版日期:2016-02-18 发布日期:2016-02-18
基金资助:
收稿日期:2015-01-26 修回日期:2015-09-08
基金项目:国家林业局引进国际先进林业科学技术项目(2013-4-05); 江苏省生物质绿色燃料与化学品重点实验室开放基金项目(JSBGFC13005,JSBEM2014010)
第一作者:徐徐(xuxu200121@1636.com),副教授。*通信作者:王石发(wangshifa65@163.com),教授。
引文格式:徐徐,曹晓琴,邢蓥滢,等. IBOMA共聚改性水性聚氨酯的合成及其性能研究[J]. 南京林业大学学报(自然科学版),2016,40(1):104-110.

Synthesis and properties investigation of waterborne polyurethane modified with IBOMA by copolymerization

XU Xu,CAO Xiaoqin,XING Yingying,WANG Shifa^*

College of Chemical Engineering, Nanjing Forestry University, Jiangsu Key Lab of Biomass-Based Green Fuels and Chemicals, Nanjing 210037,China

Online:2016-02-18 Published:2016-02-18

摘要/Abstract

摘要： 以可再生资源松节油衍生物——甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)为原料,采用共聚改性的方法制备了IBOMA改性水性聚氨酯复合乳液。研究了配方中的R值(n(—NCO)/n(—OH),异氰酸根指数)、DMPA(2,2-二羟甲基丙酸)含量、DEG(一缩二乙二醇)含量、中和度(以三乙胺与DMPA的摩尔比计算),以及反应时间对复合乳液的黏度、稳定性以及胶膜的吸水率、拉伸强度的影响,确定了适宜的改性工艺条件:IBOMA添加量为30%,R值为1.70,DMPA质量分数为4.0%,DEG质量分数为0.5%,中和度为100%,反应时间为6 h。在此条件下所制得的IBOMA改性水性聚氨酯乳液的综合性能较好,其耐水性、耐热性、拉伸强度等性能指标均有提高,吸水率由改性前的11.53%降至3.91%,拉伸强度由改性前的23.42 MPa升至55.18 MPa,玻璃化转变温度Tg由改性前的-7.23 ℃上升至25.31 ℃,并采用傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪等分析手段,对IBOMA改性水性聚氨酯的性能进行了表征。

Abstract: The composite emulsion of modified waterborne polyurethane(WPU)was prepared by copolymerization using the isobornyl methacrylate(IBOMA)which was the derivative of the renewable resource turpentine as the modifying reagent. Influence of R value, the contents of 2,2-dimethylolpropionic acid(DMPA)and diethylene glycol(DEG), the neutralization degree of the composite, and the reaction time of the emulsion on the viscosity, stability of the composite emulsion, water absorption and the tensile strength of the modified WPU film was studied. The suitable modification conditions were determined as follows: the amount of IBOMA 30%, R value was 1.70, DMPA 4.0%, DEG 0.5%, neutralization degree 100%, and reaction time 6 h. The comprehensive properties of WPU before and after modification were enhanced, the water absorption was reduced from 11.53% to 3.91%, the glass transition temperature Tg was increased from -7.23 to 25.31℃, and the tensile strength was increased from 23.42 to 55.18 MPa, respectively. Furthermore, the modified WPU composite was analyzed by FT-IR and DSC.

中图分类号:

TQ351

徐徐,曹晓琴,邢蓥滢,等. IBOMA共聚改性水性聚氨酯的合成及其性能研究[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2016, 59(01): 104-110.

XU Xu,CAO Xiaoqin,XING Yingying,WANG Shifa. Synthesis and properties investigation of waterborne polyurethane modified with IBOMA by copolymerization[J].Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2016, 59(01): 104-110.DOI: 10.3969/j.issn.1000-2006.2016.01.017.

参考文献

[1] 郭滟. 水性聚氨酯与水性涂料行业发展前景广阔[J]. 涂料技术与文摘, 2013, 33(12): 8-10. Guo Y. Promising development of waterborne polyurethane and waterborne coatings industry[J]. Coatings technology abstracts。2013, 33(12): 8-10.
[2] Yu G, Yang M, He S, et al. Synthesis and performance of functional acrylic resins for coatings [J]. Paint & coatings industry, 2012, 5: 10.
[3] Di Sarli A R, Elsner C I, Tomachuk C R. Characterization and corrosion resistance of galvanized steel/passivation composite/polyurethane paint systems[J]. British journal of applied science & technology, 2014, 4(6):36-39.
[4] 张凡, 杨建军, 吴庆云, 等. 水性聚氨酯塑料涂料研究进展[J]. 涂料技术与文摘, 2013, 34(12): 12-14. Zhang F, Yang J Z, Wu Q Y,et al. Progress in waterborne PU coatings for plastic[J]. Coatings technology & abstracts, 2013, 34(12): 12-14.
[5] 李维虎, 戴家兵, 张兴元. 合成革/人造革用水性聚氨酯树脂的制备方法[J]. 涂料技术与文摘, 2013, 34(7): 3-8. Li W F, Dai J B, Zhang X Y. Preparation of waterborne polyurethane for synthetic/artificial leather[J]. Coatings technology & abstracts, 2013,34(7):3-8.
[6] 田呈呈, 徐恒宇, 徐成书, 等. 改性封端型水性聚氨酯阻燃涂层胶的制备及应用[J]. 印染助剂, 2013, 30(7): 26-30. Tian C C, Xu H Y, Xu C S, et al. Preparation and application of modified and terminated water-borne [J]. Textile auxil iaries,2013,30(7):26-30.
[7] 孙晓泽. 水性聚氨酯的应用[J]. 涂料技术与文摘, 2012,33(12): 20-24. Sun X Z. Application of waterborne polyurethane[J]. Coatings technology & abstracts, 2012,33(12): 20-24.
[8] 张玉, 杨建军, 吴庆云,等. 水性聚氨酯涂料的应用及研究进展[J]. 聚氨酯工业, 2015(2): 6-10. Zhang Y, Yang J J, Wu Q Y, et al. Application and research progress of waterborne polyurethane coatings[J]. Polyurethane industry, 2015(2):6-10.
[9] 张永涛, 赵振河, 白慧英,等. 封端型水性聚氨酯交联剂的制备及应用[J]. 纺织科技进展, 2015(5): 36-39. Zhang Y T, Zhao Z H, Bai H Y, et al. Preparation and application of water-based polyurethane blocked crosslinkers[J]. Progress in textile science & technology, 2015(5): 36-39.
[10] Li F, Wang H M, Sun J K. Application of waterborne polyurethane in shoemaking adhesives[J]. Coatings technology & abstracts, 2015(11): 35-36.
[11] 李霞. 一种水性聚氨酯防紫外线涂层剂的应用[J]. 染整技术, 2014(9): 31-33. Li X. The application of an anti-UV waterborne polyurethane coating agent[J]. Textile dyeing and finishing journal, 2014(9): 31-33.
[12] 朱胜, 杨建军. 水性聚氨酯在汽车涂料上的应用与最新进展[J]. 聚氨酯工业, 2015(4): 5-8. Zhu S, Yang J J. Applications and the latest progress of waterborne polyurethane coatings for cars[J]. Polyurethane industry, 2015(4): 5-8.
[13] Wang C T, Wu J H, Liu W Z, et al. Synthesis and application of UV-curable waterborne polyurethane acrylate resin[J]. Adhesion, 2015(5): 47-50.
[14]Lu Y, Ai Z Q, Cai T. New progress in modification of waterborne polyurethanes[J]. Adhesion, 2015(1): 77-82.
[15] 张云飞, 陈天宇, 唐瑞芬,等. 水性UV涂料在塑胶表面涂装的应用[J]. 中国涂料, 2015, 30(5): 47-50. Zhang Y F, Chen T Y, Tang R F, et al. Application progress of waterborne UV coatings in plastic surface coatings[J]. China coatings, 2015, 30(5):47-50.
[16] 陈朋, 吴立霞, 俞斌, 等. 植物油改性水性聚氨酯涂料研究进展[J]. 聚氨酯, 2013(11): 64-67. Chen P, Wu L X, Yu B, et al. Progress in paint vegetable oil-modified waterborne polyurethane[J]. Polyurethane, 2013(11): 64-67.
[17] Rahman M M, Hasneen A, Lee W K, et al. Preparation and properties of sol-gel waterborne polyurethane adhesive[J]. Journal of sol-gel science and technology, 2013, 67(3): 473-479.
[18] Shi L P, Kong Z Y. Application of hydroxyl-containing acrylate emulsion in waterborne 2K PU coatings[J]. Coatings technology & abstracts, 2015,36(1): 3-6.
[19] Lu Y, AI Z Q, Cai T. On factors of influencing solid content of waterborne polyurethane emulsions[J]. Adhesion, 2015(5): 80-85.
[20] 杨帆, 张涛, 王潮霞等. 不同官能度水性聚氨酯丙烯酸酯的合成及性能[J]. 精细化工, 2015, 32(4): 466-469. Yang F, Zhang T, Wang C X, et al. Synthesis and Properties of waterborne polyurethane acrylate of different functionality[J]. Fine chemicals,2015, 32(4): 466-469.
[21] 陶灿, 韩飞龙, 鲍俊杰等. 直接/乳化共混法制备硅丙/水性聚氨酯乳液及其性能研究[J]. 应用化学, 2015(4): 680-684. Tao C, Han F L, Bao J J, et al. Synthesis and properties of silicone acrylic/polyurethane dispersion by direct/emulsion blending methods[J]. Applied chemical industry, 2015(4): 680-684.
[22] Wang Y, Lin J B, Zhan J Y, et al. Study on the preparation and application properties of polyurethane acrylate composite emulsions[J]. China coating, 2015(6): 26-30.
[23] 祝宝英, 胡中, 庄镇宇. 自增稠丙烯酸乳液在塑料件用双组分水性金属闪光涂料中的应用[J]. 涂料技术与文摘, 2015, 36(5): 26-31. Zhu B Y, Hu Z, Zhuang Z Y. Application of self-thickening acrylic emulsion in 2K waterborne metalic coatings for plastic substrate[J]. Coatings technology & abstracts, 2015, 36(5): 26-31.
[24] Fei L. Synthesis and properties of acrylate modified waterborne polyurethane emulsion[J]. Advanced materials research, 2012, 535: 1386-1392.
[25] Shuqin C, Dan W, Shibin S, et al. Study of rosin-based waterborne polyurethane-butyl acrylate hybrid emulsion[J]. Paint & coatings industry, 2011, 12: 6.
[26] 徐晓维, 徐徐, 魏柏松, 等. 甲基丙烯酸异冰片酯的合成及性能研究[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2013, 37(4): 133-138. Xu X W, Xu X, Wei B S, et al. Synthesis and properties of isobornyl methacrylate[J]. Journal of Nanjing Forestry University(natural science edition), 2013, 37(4): 133-138.

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Synthesis and properties investigation of waterborne polyurethane modified with IBOMA by copolymerization

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[1]	李淑萍1，杨平1，戴兆华1，袁政2. 住宅全装修工厂化的技术与经济分析[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2006, 49(S1): 89-91.
[2]	杨益琴,李忠正. 木质素阳离子表面活性剂的合成及性能研究[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2006, 49(06): 47-50.
[3]	黄金田,张晨霞,高冠慧. 沙柳、柠条、杨木的苯酚液化工艺研究[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2006, 49(05): 67-70.
[4]	田杰1,2,商高高2,周黎敏1. 基于Pro/E的车用起重尾板举升机构运动仿真[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2006, 49(05): 76-78.
[5]	王春景1,周守标1*杨海军2,李金花1,王贵军1,陈乃东1. 安徽水生维管植物的多样性[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2006, 49(05): 87-90.
[6]	张森林. 中国林产工业的发展前景[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2006, 49(02): 1-5.
[7]	白合超,蒋露,王步成,勇强,余世袁. 间歇出酶对里氏木霉产纤维素酶的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2016, 59(01): 87-91.
[8]	刘兵,彭晗,徐徐,王石发. 高纯度长叶烯的合成[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2015, 58(02): 116-120.
[9]	陆强,高飞飞,罗金岳,杨帆,冯虹钧,刘祖广. 5,5-二甲基-5,6,7,8-四氢蒽-1,4-二酮合成研究[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2015, 58(02): 127-131.
[10]	徐徐,徐晓维,邢蓥滢,王石发. IBOMA改性水性聚氨酯的制备及其性能[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2014, 57(05): 123-128.
[11]	孟鑫,谈旭,掌权,金永灿. 绿液预处理对毛竹化学成分及酶水解糖化的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2014, 57(04): 118-122.
[12]	范旭,林中祥,邓慧敏,徐艳梅. 水溶性C₆₀-脱氢枞胺衍生物的合成及生物活性[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2012, 55(02): 29-34.
[13]	谢寅峰,李博,陶功胜,张千千,张春霞. 纳米氧化硅对髯毛箬竹光合荧光特性的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2012, 55(02): 59-63.
[14]	徐勇，华凤飞，朱均均，勇强，余世袁. 里氏木霉液体发酵选择性合成果胶酶[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2012, 55(01): 93-96.
[15]	李忠正. 可再生生物质资源——木质素的研究[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2012, 55(01): 1-7.