水性聚氨酯的合成研究_沈澄英

水性聚氨酯的合成研究沈澄英(江阴职业技术学院化纺系,江苏江阴214400)摘要:利用正交法 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 实验,研究原料配比、保温时间、保温温度对水性聚氨酯合成的影响。研究结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,在聚酯Ⅰ、2,4-甲苯二异氰酸酯和扩链剂Q-80的质量投加比为15∶4∶1条件下,保温时间为2h,保温温度为90℃条件下合成的水性聚氨酯固含量最高,性能较好。关键词:水性聚氨酯;正交法;固含量中图分类号:TQ323.8文献标识码:A文章编号:1008-1267(2006)06-0022-03水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂,有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为基本介质,具有不易燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点,已受到人们的重视。本文选用聚酯Ⅰ和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI),采用正交试验法就水性聚氨酯合成的各因素进行了研究,以获得水性聚氨酯合成研究的最佳条件[1～3]。1试验材料及方法1.1试验药品及仪器药品:聚酯Ⅰ,工业级;2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI),工业级;扩链剂Q-80,试剂级;丙酮,工业级;成盐剂ZT-102,试剂级;二月桂酸二正丁基钖。仪器:JF50A型电力搅拌器(常州市飞博仪器有限公司)、单相电动机(上海微特电机有限公司)。1.2试验方法采用预聚体法与溶剂法(丙酮法)相结合,制得单组分自乳化聚氨酯乳液,本乳液为阴离子乳液。将聚酯多元醇、TDI和催化剂二月桂酸二正丁基钖0.05g投入备有冷凝器、温度计和搅拌机的1000mL四口烧瓶里,在90℃下保温搅拌反应2h,降温至50～70℃,加入扩链剂和丙酮,并在此温度下搅拌反应2～4h后,测定预聚物的粘度在要求范围值时,停止反应。预聚物乳化是在乳化罐中高速搅拌下进行的,制成的乳液经减压蒸馏脱除丙酮,过滤,得到分析检验产品,测定其固含量。称取1～2g(准确至1mg)产品试样于坩埚中,置于120±2℃恒温烘箱中,焙烘3h后取出。测定固含量计算公式:T=G3-G2G1-G2×100%式中:T———固体百分含量;G1———烘干前样品与坩埚质量,g;G2———坩埚质量,g;G3———烘干后样品与坩埚质量,g。本次实验测试水性聚氨酯的性能主要是测试其固含量。1.3正交实验因素的选取:通过单因素试验,我们发现在众多影响因素中,聚酯Ⅰ(A)、TDI(B)、扩链剂Q-80投量(C)、保温时间(D)、保温温度(E)对水性聚氨酯的影响比较重要,因此本文选取上述五个因素为正交试验的因子。水平的选取:对上述五个因素各自水平的选取,依据单因素试验各因子的水平应选定四个,尽量使水平覆盖要考察的范围。实验评价指标为水性聚氨酯的固含量。固含量大小可反映聚氨酯聚合度的高低,本试验采用鼓风电热恒温干燥箱烘干聚氨酯测定其固含量。因素水平表:见表1。2结果与讨论2.1结果根据试验的因素和水平,选用L16(45)正交试验(见表2)。收稿日期:2006-04-05作者简介:沈澄英(1970-),女,江苏江阴人,硕士,江阴职业技术学院讲师,主要从事高分子材料合成研究。第20卷第6期2006年11月Vol.20No.6Nov.2006天津化工TianjinChemicalIndustryStudyonsythesisofwater-solublepolyurethaneSHENCheng-ying(DepartmentofChemicalandTextileEngineering,JiangyinPolytechnicCollege,JiangyingJiangsu214400,China)2.2各因素对水性聚氨酯的性能影响分析2.2.1聚酯Ⅰ投加量是影响水性聚氨酯最重要的因素。当聚酯Ⅰ用量为137.5g时,水性聚氨酯的性能最隐定,固含量最高。分析原因如下:若聚酯Ⅰ投药量不足,相对的TDI用量多,反应不完全,端基—NCO过多,产物不稳定;若聚酯Ⅰ多,相对的TDI用量少,端基—NCO少,产物达不到预定的聚合度,使固含量低。2.2.2扩链剂Q-80对水性聚氨酯影响也很大。Q-80主要是引入亲水性离子基团,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。2.2.3经实验证明保温2h为最佳时间。分析原因如下,保温时间过短会导致反应不完全,乳化发白,聚氨酯变的不透,会影响固含量,使固含量下降,同时还会影响水性聚氨酯成膜的性能,不能使膜达到预计的强度及质感等等。保温时间过长使其粘度太大,不好控制,加大乳化难度,且浪费药品造成不必要的电力及其它浪费。2.2.4实验证明保温温度为90℃时为最佳。温度过高反应太剧烈,易爆聚甚至不能乳化,使其成为废品;温度过低,则使得反应不完全,不能达到想要的相对分子质量,固含量也会受到影响。PU乳液粘度受乳液粒子多少、粒子亲水性程度等因素影响,当固含量变大,粒子数变多,与水作用增强时,乳液粘度变大,固含量上升。2.3最优化条件验证由表1可看出,以固含量为指标的最优生产条件为:在聚酯Ⅰ的投加量为137.5g,TDI的投加量为35.9g,扩链剂Q-80的投加量为9.12g,保温时间为2h,保温温度为90℃条件下合成的水性聚氨酯的固含量最高,性能较好。经实验验证(见表2),在最优化条件下,固含量为17.93%,实验结果与理论推测相符。参考文献:罗强,修玉英,谢禹.水性聚氨酯原料的选择[J].化学与粘合,2001(2):75.王念贵,邓丽娟,陈福和.亲水基团和固含量对聚氨酯乳液的影响[J].聚氨酯工业,1998(3):19.李建宗,李士杰.聚氨酯乳液的应用及研究进展[J].聚氨酯工业.1997(4):11-14.表1正交试验因素及其水平因素水平1234A/g107.5117.5127.5137.5B/g26.929.932.935.9C/g7.128.129.1210.12D/h1.01.52.02.5E/℃75808590表2水性聚氨酯正交优化实验结果序号12345678910111213141516验证K1K2K3K4R较好水平A1111222233334444414.6516.4716.8816.892.24A4B1234123412341234416.6815.5416.7416.881.34B4C1234214334124321315.4316.4016.6716.391.24C3D1234341243212143315.6016.1816.2916.120.69D3E1234432121433412415.8116.3015.8816.901.09E4T13.0214.1715.3416.0516.8914.5517.3017.1216.8116.0317.2517.4416.1717.4017.0816.9117.93因素主次:A>B>C>E>D[1][2][3]第20卷第6期沈澄英:水性聚氨酯的合成研究23Abstract:Theinfluenceofmaterialratio,heat-preservationtimeandheat-preservationtemperatureonsynthesisofwater-solublepolyurethaneisstudiedbyorthogonalexperiments.ThestudyshowsthatitisprettygoodresultintermsofsolidcontentunderthefollowingconditionthattheratioamongpolyesterⅠ,TDIandchainextenderQ-80is15∶4∶1,theheat-preservationtimeis2hourandtheheat-preservationtemperatureis90℃.Keywords:water-solublepolyurethaneMorthogonalexperimentMsolidcontentEDTA溶胶-凝胶法制备纳米ZnFe2O4气敏材料赵海燕,陈嘉庚,王岭,李影(河北理工大学,河北唐山063009)摘要:用EDTA溶胶-凝胶法,以氧化锌和硫酸铁为主要原料制备纳米级ZnFe2O4粉末。通过DTA、XRD、SEM等手段对纳米粒子及中间体进行了表征,其结果表明,在800℃焙烧2h即可制得粒度均匀、晶型完整的纳米ZnFe2O4晶体。以ZnFe2O4纳米粉为气敏材料制备了厚膜气体传感器,测试了元件的气敏性能,结果表明ZnFe2O4材料在560℃的低温下即可对NO2产生一定的敏感性。关键词:纳米;ZnFe2O4;溶胶-凝胶;气敏性中图分类号:TQ138.1+1文献标识码:A文章编号:1008-1267(2006)06-0024-03ZnFe2O4材料被广泛用作电磁性材料和发光材料。近几年人们发现ZnFe2O4具有良好的气敏性,而将其用作电极材料。本文采用熔胶-凝胶法制备纳米级ZnFe2O4粉末,并研究了其气敏性能。1实验1.1仪器及设备ZnO、Fe2(SO4)3(天津市大茂化学试剂厂);EDTA(乙二胺四乙酸)(天津市北方化玻购销中心);氨水;均为分析纯。以a-Al2O3为中性体,在PCR-1差热分析仪上进行实验。其中,升温速度为20℃/min,走纸速度为24cm/h;物相分析为BDX3200型X射线衍射仪;形貌和粒度分析用KYKY2800型扫描电子显微镜。1.2纳米ZnFe2O4及传感器的制备将ZnO和Fe2(SO4)3分别用HNO3、去离子水溶解配成1mol/L的溶液待用。按化学计量比取一定量盐溶液稀释成一定浓度的、均匀透明的混合溶液。按金属:EDTA物质的量比为1∶1.2加入EDTA的氨水溶液,加入适量分散剂,并调溶液pH=7～8,充分搅拌后在恒温水浴中加热蒸发水分,得到干凝胶。将干凝胶在马弗炉中分别700℃、800℃、900℃进行热处理,得到ZnFe2O4产物。按一定比例将制得的ZnFe2O4粉体、粘结剂、分散剂用有机溶剂溶解,制成浆料,涂覆于YSZ(钇稳定氧化锆)片一面做测试电极(即氧化为电极),另一面涂铂浆作为工作电极(即图1中的铂电极),制成厚膜气体传感器(如图1所示)。2结果与讨论2.1差热-热重分析将实验得到的中间体(干凝胶)进行差热-热重分析,得到的差热-热重曲线如图2所示。由TG曲线可以看出,样品失重主要发生在285℃之前,在收稿日期:2006-09-04基金项目:国家自然基金资助项目(50572024),教育部归国人员基金。作者简介:赵海燕,女,1980生,河北理工大学材料学硕士研究生。第20卷第6期2006年11月Vol.20No.6Nov.2006天津化工TianjinChemicalIndustry!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图1传感器结构示意图