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发表于 2023-3-6 13:45:14
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2.3 纳米 TiO2 改性
纳米 TiO2 又叫钛白，对紫外线具有较好的掩蔽作用且性质稳定。采用原位聚合法制备 PANI（聚苯胺）/Cu/TiO2 三元纳米复合材料，并用于 PU 涂层。对此材料进行电导率测定，表明其具有良好的抗静电性能和抗菌性能。Mirzadeh 等采用喷涂技术制备 PU/TiO2/G（石 墨烯）纳米复合材料，NIPS（非溶剂诱导相分离）过程增加了膜的疏水性和粗糙度，也具有优异的抗菌性。采用水溶性木质素季铵盐（LQAS）和纳米 TiO2 制成纳米复合材料后与 WPU 共混，其复合薄膜的紫外吸收光谱和拉伸延展度显著提高，薄膜具有良好的机械性能。 将 TiO2/ 石墨烯复合材料引入到 UV 固化聚氨酯体系中，制成复合材料。实验结果表明， TiO2/GO 改性 WPU 涂料具有良好的光催化性能，且耐水性、耐洗刷性能等都有了显著的提升。制成了一种纳米 TiO2 接枝超支化聚氨酯，并将其加工成水性施胶剂，经过 UV 老化试验处理，证明了纳米 TiO2 的引进使复合材料具有良好的抗紫外效果
2 结果与讨论
3 环氧树脂改性
环氧树脂具有较强的粘接性、耐水性、固着性、 绝缘性等优异性能。通过将环氧树脂的羟基和环氧 基的官能团与水性聚氨酯连接，可以改进 WPU 的 性能。通过相转化法合成了环氧树脂改性 WPU 胶黏剂，实验得出当环氧树脂 E51 添加量达到 1.5%时，热稳定性、拉伸强度性能最优。 使用双酚 F 型环氧树脂改性 WPU。实验结果表明，随着环氧树脂含量增加，WPU 黏度增大，当环氧树脂含量为 6%~8%时，复合乳液性能 最优异。为了进一步改善性能，通过环氧树脂 和丙烯酸酯（EA）共同改性 WPU 制得复合薄膜，实验结果表明，WPUEA 的拉伸强度达到 15.2 MPa，且 耐水性和热稳定性强。
通过原位聚合制备了水性聚氨酯 / 环氧树脂微球(WPU/EMs)复合薄膜。该实验首先通过诱导相分离制备新型环氧树脂微球(EMs)。研究表明，反应体系中的 EMs 最佳加入量为 4%，此时薄膜的拉伸强度、热稳定性显著提高。 以二甲基硅油及环氧树脂为主要原 料合成环氧树脂 - 有机硅复合改性水性聚氨酯。测试结果表明，环氧树脂含量为 7%时，复合乳液的性能最好。4 丙烯酸酯改性丙烯酸酯具有优良的疏水性，使用丙烯酸酯改性水性聚氨酯可以赋予改性后的聚氨酯具有优异的机械性能、疏水性能等特性。
利用原位聚合法制成了丙烯酸酯改性聚氨酯(PUA)/ 纳米 SiO2 (PUAS)复合乳液。经试验证明，纳米 SiO2 均匀分布在 PUA 中，复合膜的拉伸强度、硬度、疏水性和耐热性显著提升。使用交联氟化丙烯酸酯改性 WPU (CFWPUA)。经实验测得，涂层的水接触角可达到 102.5°，凝胶含量为 91%，复合涂层的电阻较高，有 利于保护金属材料受腐蚀，防腐程度显著提升，且机械性能、热稳定性能优良。
5 应用
5.1 皮革涂饰剂
皮革涂饰剂作为一种皮革助剂，可以改善革制品的性能，提高革制品的档次。WPU 作为一种皮革 涂饰剂，可赋予皮革较优异的物理化学性能。以 HEDS （二硫化物） 为扩链剂， 制备了主链含二硫键的 WPU，而二硫化物的交换 反应就是自修复的主要原因。试验证明，该 WPU 复合薄膜自愈率达 80%，将此材料应用到皮革上， 通过力学测试证实，表面划痕在 60℃下 12 小时 完全愈合。
采用 WPU 为聚合物，N- 异丙基丙烯酰胺为原料，N,N- 亚甲基双丙烯酰胺为交联剂制备了应用到合成革上的 WPU/PNIPAAm 涂层。试验证明，随着 NIPAAm 含量的不断增加，材料的透湿率、温敏性都随之提高。为了进一步提升 WPU 皮革涂饰剂的透水汽性和柔软度，利用海藻酸钠（SA）交联 WPU，制成 SAWPU 乳液涂饰在皮革表面。试验结果表明，当 SA 添加至 3%时，复合薄膜的拉伸强度达 到 76.55 MPa，断裂伸长率为 1253.95%，此时皮革在柔软度、透水汽性等方面表现优异。
使用氧化石墨烯 - 二氧化硅改性 WPU，制成 WPU/GOSi 纳米复合材料，并应用到皮革表面。试验结果表明，GOSi 的引入使得此材料抗拉强度、热稳定性明显提升，将此复合材料涂饰到皮革上，皮革的抗撕裂性、耐磨性有了显著提高。
利用甲基丙烯酸 -2- 羟基乙酯 (HEMA) 改 性 WPU， 合 成 了 一 种 紫 外 固 化 的 UV-WPUA 固化膜，用于皮革涂饰。试验证明，复合乳液的稳定性、力学性能良好，经涂饰后的皮革透水汽性、耐折牢度、耐寒性能优异。
5.2 织物整理剂
织物整理剂就是将复合薄膜均匀地涂抹在织物表面，使之具有不同的效果，可明显提升织物价值， 增加织物的功能性。 将醚化 2D 树脂引入到 WPU 中，并将乳液应用到织物上。试验结果表明，当醚化 2D 树脂浓度为 100 g/L、WPU 浓度为 40 g/L 时，经整理后的棉织物折皱回复角可达 271.25°，强力保留率可达 65.12%，此时织物免烫效果最好。为了更加绿色环保，制备了端羟基聚二 甲基硅氧烷改性双组分 WPU，同时利用高压微流态化制备多壁碳纳米管(CNT)和石墨烯水分散剂。试验中将此复合乳液浸渍到纺织品上，提升了纺织品的力学性能和电导率。这种涂层织物具有低反射率、抗电磁干扰的优异性能。它在电磁屏蔽领域具有巨大的应用潜力。
制成无氟水性聚氨酯 - 丙烯酸酯拒水乳液，并将其应用在棉织物上。试验结果表明，当 R=1.3、亲水基含量为 4.5%，单体总质量分数为 20% 时，复合乳液具有良好的热稳定性，整理后织物拒水 效果优异，并具有柔软手感。为使织物具有抗污阻燃等性能，使用自制 N,N- 双（2- 羟乙基）磷酸二乙酯为阻燃扩链剂，制成改性 WPU 乳液并整理到棉织物上，通过测得处理后的织物性能得知，该整理剂具有较好的抗 污阻燃性能。为了使织物具有良好的固色性能，使用 EGDE（乙二醇二缩水甘油醚）和 DEA（二乙胺） 合成的单体 EGDEA 作为阳离子扩链剂，制备了阳离子水性聚氨酯固色剂（ACPU）并整理到活性染料染色的棉织物上。试验结果显示，在 ACPU 含量为 4%时，织物的色牢度及其他性能最优。
5.3 胶黏剂
采用丙烯酸酯改性交联型 WPU，利用三聚氰胺为交联剂，采用原位聚合法制备了复合胶黏剂。实验结果证明，当 m (WPU)∶m (PA)=6∶4、 三聚氰胺占 WPU 质量为 0.53%时，胶黏剂的粘接性、耐热性、疏水性能显著提升。采用蓖麻油再生多元醇水性聚氨酯 - 二氧化硅纳米复合胶黏剂。试验证明，(3- 氨丙基) 三乙氧基硅烷(APTES)可以提高 WPU 的热稳定性， 经改性后的复合材料胶黏剂的机械性能、力学性能 显著提高。分别采用三乙胺(TEA)和离子化合物四甲基氢氧化铵(TMAH)、四乙基氢氧化铵(TEAH) 和四丁基氢氧化铵(TBAH)为中和剂制备了 WPU 胶 黏剂。试验结果证明，TEAH 的综合性能最好，满足低氨味的汽车内饰水性 WPU 胶黏剂的要求。
3 结 论
近年来，技术快速进步，水性聚氨酯研究已经发展成一个重要的研究方向。随着人们对环保意识的不断增强，水性聚氨酯的应用必定会越来越广泛。但在改性研究方面仍存在以下问题：
（1）有机氟硅改性 WPU 方面，由于含氟单体价格昂贵，因此目前若实现大规模的生产有困难，并且有机氟单体可能存在不环保的问题；
（2）纳米材料改性 WPU 方面，纳米粒子容易产生团聚现象，与聚合物的相互作用弱，稳定性差，而且制备工艺较复杂，不易控制；
（3）环氧树脂对 WPU 的改性范围较单一，研究领域较窄；
(4)丙烯酸酯改性 WPU 的含固量低，固化速度慢。今后， 应深入开展低成本及多功能的水性聚氨酯的研究， 比如：建立新的、更为有效的研究方法，加强制备机理研究，并注重应用性能的改进等。通过改性研究， 使常规的水性聚氨酯具有更多的功能性，提高其产品档次，赋予改性水性聚氨酯更高的经济价值，并扩大其应用领域。
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发表于 2023-3-6 13:44:31
