长春工业大学:具有优异机械性能、耐水性和耐腐蚀性双交联结构水性聚氨酯

企业   2024-10-06 18:00   辽宁  

随着环保意识的不断增强,以及国家对挥发性有机物(VOC/TVOC)和有害空气污染物(HAPs)控制的日益严格,21世纪的涂料工业正迅速朝着“水性”、“无溶剂”、“绿色”方向发展。水性聚氨酯(WPU)以水代替有机溶剂作为分散介质,是一种环境可持续材料,在纺织皮革、木材、塑料、建筑、造纸、汽车和工业维修等多个领域得到了广泛的应用。

水性聚氨酯涂料以其经济性、安全性、可靠性、环保性以及便于储存等特点,在防腐涂料行业得到了广泛应用。然而,将亲水基团引入到水性聚氨酯的分子结构中,会损害其在防水性耐溶剂性耐候性、干燥速度等方面的性能,从而限制了其应用范围。与溶剂型涂料相比,水性聚氨酯涂料的交联密度不利于有效防止腐蚀因素渗透基材,往往无法满足防腐要求。
交联改性是提高水性聚氨酯综合性能的一种直接、简单、有效的方法。在聚合物反应体系中加入多官能团物质,可以诱导从线性分子链结构向三维网络结构转变,从而增强交联,提高产品性能。双交联是指采用内交联法自交联法外交联法的两种,使分子体系形成双交联结构。
缓蚀剂是一种小分子化合物,与金属发生化学反应,形成保护膜,有效减缓金属腐蚀。使用有机化合物作为缓蚀剂在保护介质免受腐蚀方面很普遍,特别是那些含有未共用电子对的苯环或共轭官能团的杂原子化合物。三乙醇胺具有叔胺和醇的特性,因此在合成应用中表现出显著的协同效应。此外,氨基上的氮原子具有孤对电子,能与金属表面氧化物螯合并形成配位化合物。三乙醇胺在防腐领域具有广阔的应用前景。

近期,长春工业大学周超团队采用内乳化法制备了新型双交联结构水性聚氨酯

二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)为主要原料,三乙醇胺(TEOA)交联剂和缓蚀剂,以N- (β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲-(乙)氧基硅烷(KH-792)为偶联剂,在SWPU中构建双交联网络结构。通过调节KH-792的用量,可以改变双网络结构的交联度。KH-792含量为3 wt%的水性聚氨酯具有优异的机械强度,抗拉强度达到34.64 MPa吸水率仅为3.32%粘附强度2.64 MPa。此外,SWPU薄膜在低频时表现出了高阻抗模量(2976.4 Ω/cm²),因此,这种水性聚氨酯在防腐涂料领域具有广阔的应用前景。



双交联结构SWPU合成路线
















双交联结构SWPU膜防腐机理
















数据来源与出处


相关研究成果发表在最新一期的《Progress in Organic Coatings》上。

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