导管用的聚氨酯都是TPU。\x0d\x0a聚氨酯类热塑性弹性体在医疗器械中的应用\x0d\x0a聚氨酯弹性体是有软段(长链多元醇)和硬段(二异氰酸酯及扩链剂)嵌段共聚合成的聚合物,通过调整这两个链段的比率,可以制备不同硬度的聚氨酯弹性体,硬度范围在60A-84D之间。由于医用级聚氨酯弹性体要求纯度高、反应条件和工艺条件要求苛刻,用量不大,生产技术只集中在少数的几家国外大公司手中,如:路博润、拜耳、巴斯夫、陶氏化学和亨斯迈等。\x0d\x0a医用聚氨酯弹性体具有良好的延伸性和抗挠曲性,强度高、耐磨损,生物相容性好、无致畸变作用、无过敏反应,血液相容性、抗血栓性能好,且不损伤血液成分,同时聚氨酯材料具有优异的物理机械性能和加工性能,使其在医疗领域得到广泛应用。上世纪50年代,聚氨酯弹性体开始应用于医用材料,最初用于骨修复材料,之后又成功用于血管外科手术缝合用补充涂层。聚氨酯弹性体作为一种医用材料受到越来越多的重视,各种医用聚氨酯弹性体迅速被开发出来。上世纪80年代初,用聚氨酯弹性体制作人工心脏移植手术获得巨大成功,使聚氨酯弹性体材料在生物医学领域得到进一步的发展。目前,应用聚氨酯弹性体开发的医疗产品主要有人工心脏辅助装置、人工血管、各种导管。\x0d\x0a人工心脏以及心脏辅助装置对材料的性能是多方面的,临床实践证明,聚氨酯弹性体在血液相容性、生物相容性、耐久性等方面均优于其他橡胶,成为国内外研制人工心脏及其辅助装置的首选材料。目前,人工心脏用聚氨酯弹性体有几种已商品化如Biomer、Cardiothane、Pellethane、TecoflexEG等。\x0d\x0a聚氨酯弹性体良好的弹性、血液相容性以及与天然血管的顺应性成为制备人工血管良好选择。首个应用于人工血管的TPU是Covita公司的聚碳酸酯型聚氨酯,其商品名为Corethane。据有消息称美国的美国莱斯大学研究团队已经生产出了一种新型的聚氨酯弹性体材料,该材料可用于制造小直径的人工血管。小直径人工血管由于血液凝结或组织堵塞的原因使得其他材料无能为力。\x0d\x0a当前,在我国医用导管大多采用的原料是软质聚氯乙烯,在医用输注器械中的用量超过10万吨/年,但材料中残留的氯乙烯单体和添加在其中的增塑剂DEHP都会对人体造成潜在的危害。TPU的生物性能、机械性能以及加工性能均与PVC相当,甚至更加优异,同时无毒,且不需要添加助剂进行加工。因此在医用导管方面,TPU从理论上有替代PVC的可能性,统计资料表明,仅美国每年就有万吨聚氨酯弹性体用于医用导管的生产,各种导管产值已超过20亿美元。世界年销售各种导管已达数十亿美元。TPU的唯一不足的是医用级TPU价格昂贵,目前主要是应用于高附加值精密介入导管的开发,如:留置针套管、中心静脉导管、外周置入中心静脉导管、电生理导管、造影导管、扩张球囊导管、微导管等。\x0d\x0a采用热塑性聚氨酯弹性体和软质聚氯乙烯共混树脂,可制成各种医用特殊输液和输血装置,用聚氨酯弹性体制作的双压胶管的内胶层,能防止聚氯乙烯中增塑剂向溶液中迁移。用此种材料生产的血袋能够有效解决单独聚氯乙烯材料制成的血袋所存在的增塑剂迁移问题。\x0d\x0a此外聚氨酯弹性体还应用于气管套管、人工假肢、义齿、计生用品、体外循环血液管路、医用连接管路和介入耗材的涂层材料。\x0d\x0a在欧美发达国家,医用聚氨酯弹性体材料早已商业化而且新材料、新用途仍在持续开发中,而在国内,这一市场还未被真正开发,很多产品一直靠进口,与国外差距甚大。有媒体报道目前国内对TPU的需求量每年将以20%的速度持续增长。所以,在国内医用聚氨酯弹性体材料的研究迫在眉睫。
制备方法是专利,目前仍在保护期限,我国自行研究现未成功。用途:聚氨酯弹性体特点及应用开发加入时间:2006-7-19 来源:-随着社会的发展和技术的进步,新材料的应用越来越广泛,聚氨酯弹性体自从上世纪80年代初开始从军用转为军民两用,并以民用为主后,产品的品种牌号不断增加,生产规模日益扩大,在国民经济各部门及人们的衣食住行各方面所发挥的作用日趋重要。本文拟从实际应用的角度出发,谈谈聚氨酯弹性体的优缺点及其应用开发的现状和前景。一、聚氨酯弹体的主要优点1、性能的可调节范围大。多项物理机械性能指标均可通过对原材料的选择和配方的调整,在一定范围内变化,从而满足用户对制品性能的不同要求。譬如硬度,往往是用户对制品的一个重要指标,聚氨酯弹性体既可制成邵尔A硬度20左右的软质印刷胶辊,又可制成邵尔D硬度70以上的硬质轧钢胶辊,这是一般弹性体材料所难以做到的。聚氨酯弹性体是由许多柔性链段和刚性链段组成的极性高分子材料,随着刚性链段比例的提高和极性基团密度的增加,弹性体原强度和硬度会相应提高。2、耐磨性能优越。特别是在有水、油等润湿介质存在的工作条件下,其耐磨性往往是普通橡胶材料的几倍到几十倍。金属材料如钢铁等虽然很坚硬,但并不一定耐磨,如黄河灌溉区的大型水泵,其过流部件金属口环和保护圈经过大量泥沙的冲刷,用不了几百小时就严重磨损漏水,而采用聚氨酯弹性体包覆的口环和保护圈则连续运行1800小进仍未磨损。其它如碾米用的砻谷机胶辊、选煤用的振动筛筛板、运动场的径赛跑道、吊车铲车用的动态油密封圈、电梯轮和旱冰鞋轮等等也都是聚氨酯弹性体的用武之地。在此需提到的一点是,要提高中低硬度聚氨酯弹性体制件的摩擦系数,改善在承载负荷下的耐磨性能,可在这类聚氨酯弹性体中添加少量二硫化铝、石墨或硅油等润滑剂。3、加工方式多样,适用性广泛。聚氨酯弹性体既可跟通用橡胶一样采用塑炼、混炼、硫化工艺成型(指MPU);也可以制成液体橡胶,浇注模压成型或喷涂、灌封、离心成型(指CPU);还可以制成颗粒料,与普通塑料一样,用注射、挤出、压延、吹塑等工艺成型(指CPU)。模压或注射成型的制件,在一定的硬度范围内,还可以进行切割、修磨、钻孔等机械加工。加工的多样性,使聚氨酯弹性体的适用性十分广泛,应用领域不断扩大。4、耐油、耐臭氧、耐老化、耐辐射、耐低温,透声性好,粘接力强,生物相容性和血液相容性优秀。这些优点正是聚氨酯弹性体在军工、航天、声学、生物学等领域获得广泛应用的原因。二、酯氨酯弹性体的不足之处但聚氨酯弹性体并非十全十美,它的主要缺点是:1、内生热大,耐高温性能一般。正常使用温度范围是-40~120℃使用。若需在高频振荡条件或高温条件下长期作用,则必须在结构设计或配方上采取相应改性措施。2、不耐强极性溶剂和强酸碱介质。在一定温度下,醇、酸、酮会使聚氨酯弹性体溶胀和降解,氯仿、二氯甲烷、二甲基甲酰胺、三氯乙烯等溶剂在常温下就会使聚氨酯弹性体溶胀。三、聚氯酯弹性体的应用和开发综上所述,聚氨酯弹性体的综合性能是十分优越的。近年来,各国都在根据市场需求情况加强其应用开发研究,开发的重点在以下几个方面:1、汽车用聚氨酯弹性体。现今的汽车工业正在向高性能、低重量、舒适与安全的方向发展。橡塑合成材料正在逐步取代金属材料,这就为聚氨酯弹性体的应用开辟了极为广阔的前景。美国Goodrich公司开发出第二代TPU,其商务名为Estaloc。该产品保持了第一代TPU Estaloc的特性,并采用中空玻璃球作填料,使光泽度提高了15%以上,可用于制造汽车边板和减震垫等。在汽车上安装安全气囊,是现代汽车工业发展的需要,对保护驾驶员的生命安全有重大作用。这种气囊必须具备一定强度才能经受高速冲击,还要有较好的低温柔性,适宜用聚氨酯制作,每个气囊用胶量约300克。我国大部分汽车尚未安装气囊,市场需求量很大。利用聚氨酯弹性体的高强度和高承载能力。可制造中低速载重车辆用轮胎,强度和高承载能力,可制造中低速载重车辆用轮胎,其承载能力是用天然胶制造的同规格轮胎的7倍。近年来,一种新型绿色聚氨酯复合轮胎正在研究开发之中,它是以新旧橡胶光胎为基体,浇注上一定厚度的高耐磨、耐刺扎的聚氨酯橡胶胶面层,目前正处于里程试验阶段,不久后有望投入指生产。2、建筑用聚氨酯弹性体。传统的沥青油毡防水材料已逐步被坚固耐用、整体施工的聚氨酯防水材料所替代;运动场的跑道在10年前只有国家级的正式比赛场地才用聚氨酯铺装材料,而现在大部分省市体育场、大中专院校,甚至一些中小学也都铺上了聚氨酯塑胶跑道;大型桥梁的伸缩缝、飞机场跑道及高速公路的嵌缝也开始采用常温固化的聚氯酯弹性体制作高速铁路的轨枕是十分理想的材料,日本新干线铁路通过的隧道和桥梁上所铺的轨枕就是采用了聚氯酯弹性体材料。这一新的应用充分发挥了聚氯酸弹性体质轻、吸震性好、耐老化等特点,很好推广价值。3、矿山用聚氯酯弹性体。煤矿、金属及非金属矿山对高耐磨、高强度而又富有弹性的非金属材料需求量很大。近10年来,许多选择煤厂用聚氯酯弹性筛选板取代了笨重的金属筛板,不仅大大延长了筛板的使用寿命,而且明显降低了操作环境的噪音,节能降耗效果明显。其它如用于制作固体分离的旋流器、阻燃抗静电的耐磨运输带、矿用单轨吊车的实芯轮、煤矿喷浆机用结合板、万吨电动轮自卸车上的油密封圈、高压电缆护套的冷补胶等也都为矿山建设发挥了巨大作用。目前还有许多矿山用耐磨弹性制品正等待我们去开发和推广。4、鞋用聚氯酯弹性体。自从台商纷纷来到大陆,我国的制鞋业发展迅速。聚氯酯弹性具有缓冲性能好、质轻、耐磨、防滑等优点,现已成为制鞋工业中一种重要的配套材料,高尔夫球鞋、棒球鞋、足球鞋、滑雪鞋、旅游鞋、安全鞋等许多鞋的鞋底、鞋跟、鞋头、鞋垫等重要配件都是用聚氯酯弹性体制成的,不仅美观大方,而且舒适耐用,还能提高运动成绩。5、医用聚氨酯弹性体。良好的生物相容性、血液相容性、无各种添加剂是TPU和CPU材料在医疗领域获得应用的重要原因。目前已开发成功的医用弹性体制品有:气管套管、假肢、计划生育用的栓堵剂、颅骨缺损修补材料、安全套等等,其在医疗卫生领域应用的前景还十分广阔。6、新型聚氨酯复合板材。英国正在开发一种称为SPS夹板层系统的聚氨酯复合板材,将给造船业带来一场革命。它包括两层9mm厚的钢板和被注入它们中间的40mm厚的聚氨酯弹性体,一旦开发成功,可取代传统造船业用的加强钢板材料,其优点是:节省制造时间、节约钢板、减轻船体重量、抗冲击、耐疲劳、减震、消音、隔热。一旦将来采用SPS系统的复合材料来造船的话,造船业所耗用的聚氨酯弹性体将是一个十分惊人的数字。注:此信息未经中国塑料行业网证实,仅供参考。
先把化学工业出版社出版的《聚氨酯泡沫塑料》及《聚氨酯弹性体及其应用》弄明白再说吧。 这两本书基本上囊括了聚氨酯方面的基础知识。
密度:,拉伸强度:,压缩强度(10% 处变形):,导热系数:() 。该材料与聚醚型同一密度的硬泡相比,有较高的拉伸强度和较好的耐油、耐溶剂和耐氧化性能,但聚酯粘度大,操作较困难。聚氨酯硬质泡沫是以异氰酸酯和聚醚为主要原料,在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下,通过专用设备混合,经高压喷涂现场发泡而成的高分子聚合物。 聚氨酯泡有软泡和硬泡两种。软泡为开孔结构, 硬泡为闭孔结构;软泡又分为结皮和不结皮两种。聚氨酯软泡的主要功能是缓冲。 聚氨酯软泡常用于沙发家具、枕头、坐垫、玩具、服装和隔音内衬。聚氨酯硬泡体是一种具有保温与防水功能的新型合成材料,其导热系数低,仅~(m*Κ),相当于挤塑板的一半,是目前所有保温材料中导热系数最低的。硬质聚氨酯泡沫塑料主要应用在建筑物外墙保温,屋面防水保温一体化、冷库保温隔热、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等。
以下全部是PDF文件,请确定你有PDF阅读器,没有也安装一个吧,现在论文基本都这个格式的. Effect of Polyurethane and Organophilic Montmorillonite on Toughening and Reinforcing Epoxy Resin(聚氨酯和蒙脱土协同增韧增强环氧树脂) of Polyurethane-acrylate Hybrid Emulsions (聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的制备方法).硬质聚氨酯泡沫塑料本构关系的研究 of biodegradable aqueous polyurethane based on aliphatic polyester diol脂肪族聚酯基可生物降解水性聚氨酯的合成 AND DURABILITY OF ONE-PART POLYURETHANE ADHESIVE BONDS TO WOOD properties of microcracking in polyurethane foams under tensile test, influence of temperature and density EPOXY AND POLYURETHANE COMPOUNDS of Polyurethane Foams: IR of Molecularly Imprinted Polyurethane as anOptical Waveguide for PAH Sensing
每个轮胎品牌都有自己的特长。比如有的酒店主打粤菜,有的酒店主打川菜。 最好选择适合自己需求的。比如:米其林比较全能;固特异更耐磨一点。 想要全能,选米其林 下面一个一个说米其林。总体绩效平均值在米其林的世界排名中,常年占据前三的是“种子选手”。 米其林的表现来自其自身的R&D实力。上面写着:“全世界轮胎行业大约三分之二的轮胎发明来自米其林。” 为了控制自身质量,米其林也在大力发展原材料内部供应,拥有自己的天然橡胶种植园、钢帘线工厂、汽车轮毂工厂等等。 就像:一道菜,从食材到厨具,都是厨师自己选,自己买,自己安排。 用什么鱼,自己养;你使用哪种刀?自己磨。很清楚。“厨房?厨房也是我自己做的。” 熟食,在他的理解里,在大多数用户的理解里,真的是最完美的。 2019年,米其林还在Chnbrand的“中国顾客满意度指数”报告中位列轮胎品牌第一,二手的都不错。 性能方面,相对一般,湿地性能相对更突出。 比如他是个全能学霸,已经很厉害了。他甚至还有一技之长,尤其是数学,全校第一,世界第一。 芬兰专业检测机构Test World在2017年做了一份“夏季轮胎检测报告”,有了结果。 米其林的轮胎各方面都很均衡,几乎所有测试项目都排在中上游。 干湿制动距离、湿滑驾驶性能、湿滑动态抓地力等等甚至都排在第一,湿滑驾驶性能相当不错。 这主要是因为米其林在轮胎配方中添加了油酸油这种特殊的葵花籽油,可以有效提高轮胎在潮湿环境下的综合性能。性能优秀,略贵。性能很好,甚至,有名,贵。 《轮胎行业品牌强企之路(上)》中有一个数据给出:米其林的价格指数是轮胎市场大品牌中最高的,达到120。 一般来说,想要好的性能,各方面都需要一点钱,或者说,“我不知道自己想要什么,反正我需要质量更好的东西。”米其林,全能选手,绝对不会让人失望。 驾驶风格激进,选倍耐力 坚持体育表演,支持体育赛事。相比米其林这种全能选手,倍耐力有点像“偏科生”,对自己的偏科颇为得意,在偏科的道路上越走越远。 倍耐力对运动性能的追求非常执着。每年研发支出占总产值的,在欧美几大轮胎品牌中最高。 倍耐力积极参与各种赛车运动,是第一家参加F1的轮胎制造商,也是WRC拉力赛的主要参与者。 至今,倍耐力经常是 保时捷 、 兰博基尼 等超级跑车的原装自适应轮胎品牌。提高轮胎性能有很多绝招。技术方面,世界橡胶工业杂志上有一篇论文,在《倍耐力顶胎使用芳纶纤维/尼龙混合帘线》中说。 倍耐力拥有混合帘线技术,使用芳纶纤维和尼龙的混合物来制造轮胎帘线。 这种技术不仅可以使轮胎具有良好的减震性能,而且可以在很高的速度下保持较小的变形,保持轮胎的滚动性能。 就像:头发一般喷定型水,风一吹可能就乱了;倍耐力形状的水在那边吹,风再大,也会站着不动,一点都不动。 而且倍耐力也很喜欢用不对称的图案。轮胎外侧是专门为转弯和操控性设计的大胎块,可以提供更好的侧面支撑,但里面就不一样了。 反正开起来很爽,舒适性差一点。 德国著名汽车杂志《Auto Bild》在测试了11种不同品牌的轮胎后,也得出了类似的结论。 倍耐力的参考轮胎P Zero在不同路况下的运动性能和操控性能都很出色,但耐磨性和舒适性稍差。 总的来说驾驶风格比较激进,喜欢驾驶的朋友买倍耐力没有太大问题,可以推荐。 想要耐用,选固特异 主要耐磨性说到“偏科生”,固特异也是一个。它的中文名,你看,有个“实”字,几乎可以理解。 特别擅长耐磨,目标是实现“祖传胎”。爸爸用过,儿子还能用。当然,这是个玩笑,目标。 在技术储备上,固特异一点都不差。在美国,轮胎是1900年生产的。 二战后在军工行业工作。为了解决当时橡胶工业原料不足的问题,还建立了天然橡胶种植园和多家合成橡胶厂。 它是美国战时橡胶工业的领导者。没有它,很多军车都开不了。 战后,固特异也进入了航天领域。 开发亚音速火箭车轮胎,是最早生产子午线轮胎的厂家之一。就连登月用的阿波罗泰泰空也用了固特异轮胎。 导航空领域多年的技术积累绝对够用。 比如经常参加马拉松的人,让他们跑个1500m或者3000m,哪怕电动车坏了,带个快递,跑到你家就行了。这不是问题,而且他们有足够的实力。 他们的轮胎采用高碳分子链结构的配方,减少橡胶的摩擦损耗。 而且,图案的深度也已经写好了。更深的花纹意味着轮胎有更多的橡胶来应对磨损。 至于我们鞋子的鞋底厚度,一般来说鞋底越厚越耐磨,道理是一样的。 顺便说一下,固特异确实生产胶鞋和鞋底。 此外,固特异在轮胎中添加了硅胶。这种化学性质稳定的物质可以使轮胎比普通轮胎更耐磨、抗老化。 近年来,固特异也在大力开发新的耐磨技术,包括在橡胶中加入大豆油。 《橡胶参考》杂志上有一篇文章,上面说固特异用大豆油代替石油操作油制造轮胎。 固特异成功用大豆油代替石油操作油制造轮胎。这种新型轮胎的使用寿命比传统轮胎长10%。 美国大豆协会真是喜出望外,甚至表示要拨款50万美元支持固特异:“你要继续好好学习,用我们的大豆。”就是这么回事。运动性能好,但舒适度差。除了耐磨,固特异的运动性能还是不错的,是F1的常客。 虽然他因为经济原因离开了F1,但截至1998年,历史上共有368位比赛冠军,他们都使用了固特异轮胎。 和倍耐力一样,它喜欢使用不对称的图案。 耐磨,运动,OK。甘蔗两头不甜,牺牲了其他方面。 《汽车画报》第四季度国产轮胎海外测试中,固特异参考轮胎滚动阻力表现不佳,油耗高于其他品牌。 运动员可以送快递,不用电动车也可以跑到那里,可以多吃点。 总的来说,我希望轮胎能用久一点,偶尔也喜欢打个弯散散心。固特异是个不错的选择,耐用。 想要静音,选马牌 强大的静音能力说到“偏纪律”,就没停过:倍耐力偏运动,固特异偏穿,还有个“马牌”叫偏沉默。 马品牌,又名“大陆”,创立于德国。这是一家百年老店。从1901年就开始为奔驰做配套轮胎,技术积累绝对充足。 但马牌选择将所有技能点集中在静音性能上。 江苏大学有一篇论文,题目是《汽车轮胎振动噪声性能分析方法及低噪声轮胎结构设计研究》。 马很早就从仿生学中得到了灵感。通过研究豹爪的几何形状和功能特点,提出了一种仿生花纹轮廓结构。 通过合理控制胎面花纹的变形,可以降低胎面花纹的噪声。 而且马品牌有独家的降噪技术:在内胎上粘一层聚氨酯泡沫保温层,起到减震的作用。 这就好比说:鞋子下面有一层海绵,你走起来不会发出一点声音。 其实聚氨酯就是PU。《特种橡胶制品》杂志上有一篇论文,聚氨酯轮胎的研究进展。 聚氨酯具有优异的吸振和阻尼效果,且耐油、耐老化、耐化学腐蚀,是一种很好的充当阻尼夹层的材料。 Ma用它来吸收特定频率的空腔噪声。经测试,最多能降低9 dB左右。其他方面一般。但是因为所有的重点都在静音上,所以马牌在其他方面的表现都比较一般,尤其是耐磨性。 比如马品牌的主要耐磨产品CC6,胎面硬度只有60HA(邵氏硬度)。相比之下,倍耐力主打的舒适产品P7 Cinturato有68HA。 胎面越软,耐用性越差。鞋底越软,走路就越舒适安静,但也越容易穿破。 所以,如果对静音有很大的需求,又喜欢开豪华车,舒适型车,或者商务车,选择马牌是一个非常好的选择。 不同的欧美轮胎品牌各有所长 总结一下,对于欧美轮胎品牌:驾驶风格激进,首选倍耐力;如果你想经久耐用,遗传给儿子,那就用固特异。 开商务车,笑着不想被打扰,马牌是首选;“质量就是一切都好,老子不差钱。”米其林也是不错的选择。 网上便宜400元的米其林轮胎,能买么 我在4S一家商店做销售员的时候,曾经和朋友开玩笑说:“这车很贵,它有一个缺点,就是贵;这车很便宜,而且有一个优点,就是便宜。” 米其林确实以价格高而闻名。其他都好。 网上有一些卖米其林的,可能比店里便宜400多元或者500元。它们一点都不贵,唯一的缺点也消失了。你能买到这种轮胎吗? 是真的还是假的?还是有其他猫腻? 不说别的,我买个轮胎,最多能开几年? 如果我不小心扎到了钉子,而轮胎又很贵,我们不就是想补一补吗?一个轮胎最多能补几次? 官网,学术资料,实测案例都为你准备好了。关键词:轮胎每天给你一段汽车实用干货,包括文字、音频、视频。你可以选择你喜欢的。《备胎说车》等你来玩。 @2019
聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯 ,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。聚氨酯是子我国氨基甲酸酯上外还可海后含有醚酯脲缩二脲脲基先聚氨酯引进基团。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯材料,用途非常广可以代替橡胶,塑料,尼龙等,用于机场,酒店,建材,汽车厂,煤矿厂,水泥厂,高级公寓,别墅,园林美化,彩石艺术,公园等。聚氨酯的作用:聚氨酯可用于制造塑料、橡胶、纤维、硬质和软质泡沫塑料、胶粘剂和涂料等,可用在人们生活的各个领域,应用范围非常广。1、聚氨酯泡沫材料:分为硬质聚氨酯泡沫、半硬质聚氨酯泡沫和软质聚氨酯泡沫材料。硬质聚氨酯泡沫主要用于建筑隔热材料、保温材料(管道设施等的保温隔热)、生活用品(床、沙发等的垫材、冰箱,空调等的隔热层和冲浪板等的芯材),以及运输工具(汽车、飞机、铁路车辆的坐垫、顶棚等材料)。2、聚氨酯弹性体:聚氨酯弹性体具有很好的抗拉强度、抗撕裂强度、耐冲击性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性等优点。主要用作涂覆材料(如软管、垫圈、轮带、辊筒、齿轮、管道等的保护)、绝缘体、鞋底以及实心轮胎等方面。3、聚氨酯防水材料:聚氨酯防水材料的使用相当方便,可在现场混合、涂布后进行常温湿气固化,即可得到具有无接缝、橡胶弹性并具有良好性能的防水层。且损坏后易修复。一般用作铺地材料、田径场跑道材料、赛马场、公园地面材料、隔热窗框等。4、聚氨酯涂料:聚氨酯涂料具有强的黏合性,涂膜具有优良的耐磨性、耐水性及耐药品性等。主要用于家具涂料、建材涂料和工业印刷油墨等。5、聚氨酯胶黏剂:可以通过调节异氰酸酯和多元醇的配比来实现对固化物性能的调节,使其达到对基材的高度黏合性、优良的耐水性、耐油性以及耐化学药品性。聚氨酯胶黏剂主要用于包装、建筑、木材、汽车、制鞋等行业。6、生物医用材料:聚氨酯具有优良的生物体相容性,因此逐渐被广泛用作生物医用材料。可用于人工心脏起搏器、人工血管、人工骨骼、人工食道、人工肾脏、人工透析膜等的制造。
一、化学的来由 化学的英文词为Chemistry,法文Chimie,德文Chemie,它们都是从一个古字、即拉丁字chemia,希腊字Xηwa(Chamia),希伯莱字Chaman或Haman,阿拉伯字Chema或Kema,埃及字Chemi演化而来的.它的最早来源难以查考.从现存资料看,最早是在埃及第四世纪的记载里出现的.所以有人认为可以假定是从埃及古字Chemi来的,不过这个名字的意义很晦涩,有埃及、埃及的艺术、宗教的迷惑、隐藏、秘密或黑暗等意义。其所以有这些意义,大概因为埃及在西方是化学记载诞生的地方,也是古代化学极为发达的地方,尤其是在实用化学方面。例如,埃及在十一朝代进已有一种雕刻表示一些工人下在制造玻璃,可见至少在公元前2500年以前,埃及已知道玻璃的制造方法了。再从埃及出土的木乃伊看,可知在公元前一、二千年时已精于使用防腐剂和布帛染色等技术。所以古人用埃及或埃及的艺术来命名“化学”。至于其它几种意义,可能因为古人认为化学是一种神奇和秘密的事业以及带有宗教色彩的缘故。 中国的化学史当然也是毫不逊色的。大约5000-11000年前,我们已会制作陶器,3000多年前的商朝已有高度精美的青铜器,造纸、磁器、火药更是化学史上的伟大发明。在十六、十七世纪时,中国算得上是世界最先进的国家。“化学”二字我国在1856年开始使用。最早出现在英国传教士韦廉臣在1856年出版的《格物探原》一书中。 二、化学的几个发展阶段 远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺,主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的,化学知识还没有形成。这是化学的萌芽时期。 炼丹术和医药化学时期。从公元前1500年到公元1650年,炼丹术士和炼金术士们,在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中,为求得长生不老的仙丹,为求得荣华富贵的黄金,开始了最早的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍,在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化,为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来,炼丹术、炼金术几经盛衰,使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期,出版了一些有关化学的书籍,第一次有了“化学”这个名词。。 燃素化学时期。从1650年到1775年,随着冶金工业和实验室经验的积累,人们总结感性知识,认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素,燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程,可燃物放出燃素后成为灰烬。 定量化学时期,既近代化学时期。1775年前后,拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说,开创了定量化学时期。这一时期建立了不少化学基本定律,提出了原子学说,发现了元素周期律,发展了有机结构理论。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。 科学相互渗透时期,既现代化学时期。二十世纪初,量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言,解决了化学上许多悬而未决的问题;另一方面,化学又向生物学和地质学等学科渗透,使蛋白质、酶的结构问题得到逐步的解决。 这里主要讲述近二百多年来的化学史故事。这是化学得到快速发展的时期,是风云变幻英雄辈出的期。让我们一道去体验当年化学家所经历的艰难险阻,在近代化学史峰回路转的曲折历程中不倦跋涉,领略他们拨开重重迷雾建立新理论、发现新元素、提出新方法时的无限风光。 三、化学学科在探索中成长 化学的发展可以说是日新月异,尤其是它的边缘学科或者说是它的分支学科,譬如生物化学、物理化学、晶体化学等等,令人目不暇接。就眼下炒得过热的基因工程、克隆技术以及共轭电场论等,更是令人眼花缭乱。而古往今来,有多少化学家为化学的发展做出了难以估量的贡献。你想了解他们吗?化学名人风采将带您走近他们。 燃素说的影响 。可燃物如炭和硫磺,燃烧以后只剩下很少的一点灰烬;致密的金属煅烧后得到的锻灰较多,但很疏松。这一切给人的印象是,随着火焰的升腾,什么东西被带走了。当冶金工业得到长足发展后,人们希望总结燃烧现象本质的愿望更加强烈了。 1723年,德国哈雷大学的医学与药理学教授施塔尔出版了教科书《化学基础》。他继承并发展了他的老师贝歇尔有关燃烧现象的解释,形成了贯穿整个化学的完整、系统的理论。《化学基础》是燃素说的代表作。 施塔尔认为燃素存在于一切可燃物中,在燃烧过程中释放出来,同时发光发热。燃烧是分解过程: 可燃物==灰烬+燃素 金属==锻灰+燃素 如果将金属锻灰和木炭混合加热,锻灰就吸收木炭中的燃素,重新变为金属,同时木炭失去燃素变为灰烬。木炭、油脂、蜡都是富含燃素的物质,燃烧起来非常猛烈,而且燃烧后只剩下很少的灰烬;石头、草木灰、黄金不能燃烧,是因为它们不含燃素。酒精是燃素与水的结合物,酒精燃烧时失去燃素,便只剩下了水。 空气是带走燃素的必需媒介物。燃素和空气结合,充塞于天地之间。植物从空气中吸收燃素,动物又从植物中获得燃素。所以动植物易燃。 富含燃素的硫磺和白磷燃烧时,燃素逸去,变成了硫酸和磷酸。硫酸与富含燃素的松节油共煮,磷酸(当时指P2O5)与木炭密闭加热,便会重新夺得燃素生成硫磺和白磷。而金属和酸反应时,金属失去燃素生成氢气,氢气极富燃素。铁、锌等金属溶于胆矾(CuSO4·5H2O)溶液置换出铜,是燃素转移到铜中的结果。 燃素说尽管错误,但它把大量的化学事实统一在一个概念之下,解释了冶金过程中的化学反应。燃素说流行的一百多年间,化学家为了解释各种现象,做了大量的实验,积累了丰富的感性材料。特别是燃素说认为化学反应是一种物质转移到另一种物质的过程,化学反应中物质守恒,这些观点奠定了近、现代化学思维的基础。我们现在学习的置换反应,是物质间相互交换成分的过程;氧化还原反应是电子得失的过程;而有机化学中的取代反应是有机物某一结构位置的原子或原子团被其它原子或原子团替换的过程。这些思想方法与燃素说多么相似。 舍勒和普里斯特里发现氧气的制法 :令后人尊敬的瑞典化学家舍勒的职业是药剂师--chemist,他长期在小镇彻平的药房工作,生活贫困。白天,他在药房为病人配制各种药剂。一有时间,他就钻进他的实验室忙碌起来。有一次,后院传来一声爆鸣,店主和顾客还在惊诧之中,舍勒满脸是灰地跑来,兴奋地拉着店主去看他新合成的化合物,忘记了一切。对这样的店员,店主是又爱又气,但从来不想辞退他,因为舍勒是这个城市最好的药剂师。 到了晚上,舍勒可以自由支配时间,他更加专心致志地投入到他的实验研究中。对于当时能见到的化学书籍里的实验,他都重做一遍。他所做的大量艰苦的实验,使他合成了许多新化合物,例如氧气、氯气、焦酒石酸、锰酸盐、高锰酸盐、尿酸、硫化氢、升汞(氯化汞)、钼酸、乳酸、乙醚等等,他研究了不少物质的性质和成分,发现了白钨矿等。至今还在使用的绿色颜料舍勒绿(Scheele’s green),就是舍勒发明的亚砷酸氢铜(CuHAsO3)。如此之多的研究成果在十八世纪是绝无仅有的,但舍勒只发表了其中的一小部分。直到1942年舍勒诞生二百周年的时候,他的全部实验记录、日记和书信才经过整理正式出版,共有八卷之多。其中舍勒与当时不少化学家的通信引人注目。通信中有十分宝贵的想法和实验过程,起到了互相交流和启发的作用。法国化学家拉瓦锡对舍勒十分推崇,使得舍勒在法国的声誉比在瑞典国内还高。 在舍勒与大学教师甘恩的通信中,人们发现,由于舍勒发现了骨灰里有磷,启发甘恩后来证明了骨头里面含有磷。在这之前,人们只知道尿里有磷。 1775年2月4日,33岁的舍勒当选为瑞典科学院院士。这时店主人已经去世,舍勒继承了药店,在他简陋的实验室里继续科学实验。由于经常彻夜工作,加上寒冷和有害气体的侵蚀,舍勒得了哮喘病。他依然不顾危险经常品尝各种物质的味道--他要掌握物质各方面的性质。他品尝氢氰酸的时候,还不知道氢氰酸有剧毒。1786年5月21日,为化学的进步辛劳了一生的舍勒不幸去世,终年只有44岁。舍勒发现氧气的两种制法是在1773年。第一种方法是分别将KNO3、Mg(NO3)2、Ag2CO3、HgCO3、HgO加热分解放出氧气: 2KNO3==2KNO2+O2↑ 2Mg(NO3)2 == 2MgO+4NO2↑+O2↑↑ 2Ag2CO3==4Ag+2CO2↑+O2↑ 2HgCO3==2Hg+2CO2↑+O2↑ 2HgO==2Hg+O2↑ 第二种方法是将软锰矿(MnO2)与浓硫酸共热产生氧气: 2MnO2+2H2SO4(浓)== 2MnSO4+2H2O+O2↑ 舍勒研究了氧气的性质,他发现可燃物在这种气体中燃烧更为剧烈,燃烧后这种气体便消失了,因而他把氧气叫做“火气”。舍勒是燃素说的信奉者,他认为燃烧是空气中的“火气”与可燃物中的燃素结合的过程,火焰是“火气”与燃素相结合形成的化合物。他将他的发现和观点写成《论空气和火的化学》。这篇论文拖延了4年直到1777年才发表。而英国化学家普里斯特里在1774年发现氧气后,很快就发表了论文。 普里斯特里始终坚信燃素说,甚至在拉瓦锡用他们发现的氧气做实验,推翻了燃素说之后依然故我。他将氧气叫做“脱燃素气”。他写到:我把老鼠放在‘脱燃素气’里,发现它们过得非常舒服后,我自己受了好奇心的驱使,又亲自加以实验,我想读者是不会觉得惊异的。我自己实验时,是用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸取的。当时我的肺部所得的感觉,和平时吸入普通空气一样;但自从吸过这种气体以后,经过好长时间,身心一直觉得十分轻快舒畅。有谁能说这种气体将来不会变成通用品呢?不过现在只有两只老鼠和我,才有享受呼吸这种气体的权利罢了。”普里斯特里一生的大部分时间是在英国的利兹作牧师,业余爱好化学。1773年他结识了著名的美国科学家兼政治家富兰克林,他们后来成了经常书信往来的好朋友。普里斯特里受到好朋友多方的启发和鼓励。他在化学、电学、自然哲学、神学四个方面都有很多著述。 1774年普里斯特里到欧洲大陆参观旅行。在巴黎,他与拉瓦锡交换了好多化学方面的看法。正直的普里斯特里同情法国大革命,曾在英国公开做了几次演讲。英国一批反对法国大革命的人烧毁了他的住宅和实验室。普里斯特里于1794年他六十一岁的时候不得已移居美国,在宾夕法尼亚大学任化学教授。美国化学会认为他是美国最早研究化学的学者之一。他住过的房子现在已建成纪念馆,以他的名字命名的普里斯特里奖章已成为美国化学界的最高荣誉。 拉瓦锡和他的天平: 燃素说的推翻者,法国化学家拉瓦锡原来是学法律的。1763年,他20岁的时候就取得了法律学士学位,并且获得律师开业证书。他的父亲是一位律师,家里很富有。所以拉瓦锡不急于当律师,而是对植物学发生了兴趣。经常上山采集标本使他对气象学也产生了兴趣。后来,拉瓦锡在他的老师,地质学家葛太德的建议下,师从巴黎有名的鲁伊勒教授学习化学。拉瓦锡的第一篇化学论文是关于石膏成分的研究。他用硫酸和石灰合成了石膏。当他加热石膏时放出了水蒸气。拉瓦锡用天平仔细测定了不同温度下石膏失去水蒸气的质量。从此,他的老师鲁伊勒就开始使用“结晶水”这个名词了。这次成功使拉瓦锡开始经常使用天平,并总结出了质量守恒定律。质量守恒定律成为他的信念,成为他进行定量实验、思维和计算的基础。例如他曾经应用这一思想,把糖转变为酒精的发酵过程表示为下面的等式: 葡萄糖 == 碳酸(CO2)+ 酒精 这正是现代化学方程式的雏形。用等号而不用箭头表示变化过程,表明了他守恒的思想。拉瓦锡为了进一步阐明这种表达方式的深刻含义,又具体地写到:“我可以设想,把参加发酵的物质和发酵后的生成物列成一个代数式。再逐个假定方程式中的某一项是未知数,然后分别通过实验,逐个算出它们的值。这样以来,就可以用计算来检验我们的实验,再用实验来验证我们的计算。我经常卓有成效地用这种方法修正实验的初步结果,使我能通过正确的途径重新进行实验,直到获得成功。”早在拉瓦锡出生之时,多才多艺的俄罗斯科学家罗蒙诺索夫就提出了质量守恒定律,他当时称之为“物质不灭定律”,其中含有更多的哲学意蕴。但由于“物质不灭定律”缺乏丰富的实验根据,特别是当时俄罗斯的科学还很落后,西欧对沙俄的科学成果不重视,“物质不灭定律”没有得到广泛的传播。 1772年秋天,拉瓦锡照习惯称量了一定质量的白磷使之燃烧,冷却后又称量了燃烧产物P2O5的质量,发现质量增加了!他又燃烧硫磺,同样发现燃烧产物的质量大于硫磺的质量。他想这一定是什么气体被白磷和硫磺吸收了。他于是又做了更细致的实验:将白磷放在水银面上,扣上一个钟罩,钟罩里留有一部分空气。加热水银到40℃时白磷就迅速燃烧,之后水银面上升。拉瓦锡描述道:“这表明部分空气被消耗,剩下的空气不能使白磷燃烧,并可使燃烧着的蜡烛熄灭;1盎司的白磷大约可得到盎司的白色粉末(P2O5,应该是盎司)。增加的重量和所消耗的1/5容积的空气重量接近相同。”燃素说认为燃烧是分解过程,燃烧产物应该比可燃物质量轻。而拉瓦锡实验的结果却是截然相反。他把实验结果写成论文交给法国科学院。从此他做了很多实验来证明燃素说的错误。在1773年2月,他在实验记录本上写到:“我所做的实验使物理和化学发生了根本的变化。”他将“新化学”命名为“反燃素化学”。 1774年,拉瓦锡做了焙烧锡和铅的实验。他将称量后的金属分别放入大小不等的曲颈瓶中,密封后再称量金属和瓶的质量,然后充分加热。冷却后再次称量金属和瓶的质量,发现没有变化。打开瓶口,有空气进入,这一次质量增加了,显然增加量是进入的空气的质量(设为A)。他再次打开瓶口取出金属锻灰(在容积小的瓶中还有剩余的金属)称量,发现增加的质量正和进入瓶中的空气的质量相同(即也为A)。这表明锻灰是金属与空气的化合物。 拉瓦锡进一步想,如果设法从金属锻灰中直接分离出空气来,就更能说明问题。他曾经试图分解铁锻灰(即铁锈),但实验没有成功。 拉瓦锡制得氧气之后: 到了这年的10月,普里斯特里访问巴黎。在欢迎宴会上他谈到“从红色沉淀(HgO)和铅丹(Pb3O4)可得到‘脱燃素气’”。对于正在无奈中的拉瓦锡来说,这条信息是很直接的启发。11月,拉瓦锡加热红色的汞灰制得了氧气。在舍勒的启发下,拉瓦锡甚至制造了火车头大小的加热装置,其中心是聚光镜。平台下面是六个大轮子,以便跟着太阳随时转动。1775年,拉瓦锡的实验中心已从分解金属锻灰转移到了对氧气的研究。他发现燃烧时增加的质量恰好是氧气减少的质量。以前认为可燃物燃烧时吸收了一部分空气,其实是吸收了氧气,与氧气化合,即氧化。这就是推翻了燃素说的燃烧的氧化理论。与此同时,拉瓦锡还用动物实验,研究了呼吸作用,认为“是氧气在动物体内与碳化合,生成二氧化碳的同时放出热来。这和在实验室中燃烧有机物的情况完全一样。”这就解答了体温的来源问题。空气中既然含有1/4的氧气(数据来自原文),就应该含有其余的气体,拉瓦锡将它称为“碳气”。研究了空气的组成后,拉瓦锡总结道:“大气中不是全部空气都是可以呼吸的;金属焙烧时,与金属化合的那部分空气是合乎卫生的,最适宜呼吸的;剩下的部分是一种‘碳气’,不能维持动物的呼吸,也不能助燃。”他把燃烧与呼吸统一了起来,也结束了空气是一种纯净物质的错误见解。1777年,拉瓦锡明确地讥讽和批判了燃素说:“化学家从燃素说只能得出模糊的要素,它十分不确定,因此可以用来任意地解释各种事物。有时这一要素是有重量的,有时又没有重量;有时它是自由之火,有时又说它与土素相化合成火;有时说它能通过容器壁的微孔,有时又说它不能透过;它能同时用来解释碱性和非碱性、透明性和非透明性、有颜色和无色。它真是只变色虫,每时每刻都在改变它的面貌。” 这年的9月5日,拉瓦锡向法国科学院提交了划时代的《燃烧概论》,系统地阐述了燃烧的氧化学说,将燃素说倒立的化学正立过来。这本书后来被翻译成多国语言,逐渐扫清了燃素说的影响。化学自此切断了与古代炼丹术的联系,揭掉了神秘和臆测的面纱,代之以科学的实验和定量的研究。化学进入了定量化学(即近代化学)时期。所以我们说拉瓦锡是近代化学的奠基者。舍勒和普里斯特里先于拉瓦锡发现氧气,但由于他们思维不够广阔,更多地只是关心具体物质的性质,没有能冲破燃素说的束缚。与真理擦肩而过是很遗憾的。 拉瓦锡对化学的另一大贡献是否定了古希腊哲学家的四元素说和三要素说,辨证地阐述了建立在科学实验基础上的化学元素的概念:“如果元素表示构成物质的最简单组分,那么目前我们可能难以判断什么是元素;如果相反,我们把元素与目前化学分析最后达到的极限概念联系起来,那么,我们现在用任何方法都不能再加以分解的一切物质,对我们来说,就算是元素了。”在1789年出版的历时四年写就的《化学概要》里,拉瓦锡列出了第一张元素一览表,元素被分为四大类: 简单物质,普遍存在于动物、植物、矿物界,可以看作是物质元素:光、热、氧、氮、氢。简单的非金属物质,其氧化物为酸:硫、磷、碳、盐酸素、氟酸素、硼酸素。简单的金属物质,被氧化后生成可以中和酸的盐基:锑、银、铋、钴、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌。简单物质,能成盐的土质:石灰、镁土、钡土、铝土、硅土。拉瓦锡对燃素说和其它陈腐观点的讥讽和批判是无情和激烈的。这使他在创建科学勋绩的同时得罪了一大批同时代和老一辈的科学家。在《影响世界历史的一百位人物》中,在许多有关历史、科学史、化学史的书籍中,作者都对拉瓦锡总是突出自己的人格特点进行低调的描述和评价,指责他在《化学概要》里没有提起舍勒和普里斯特里对他的启示和帮助。但我们得看到,拉瓦锡确实具有非凡的科学洞察力和勇往直前的无畏精神。虽然不是他最先发现氧气的制法,但他通过制取氧气分析了空气的组成,建立了燃烧的氧化学说。氧气因此不同于其它气体,被赋予非凡的科学意义。拉瓦锡十分勤奋,每天六点起床,从六点到八点进行实验研究,八点到下午七点从事火药局长或法国科学院院士的工作,七点到晚上十点,又专心从事他的科学研究。星期天不休息,专门进行一整天的实验工作。拉瓦锡28岁结婚时,他的妻子只有14岁。他们一生没有孩子,但生活非常愉快。她帮助拉瓦锡实验,经常陪伴在他身边。在拉瓦锡的著作里,有很多插图都是他的妻子画的。1789年法国大革命爆发,三年后拉瓦锡被解除了火药局长的职务。1793年11月,国民议会下令逮捕旧王朝的包税官。拉瓦锡由于曾经担任过包税官而自首入狱。极左派马拉曾与拉瓦锡有过激烈的科学争论,心存嫉恨,便诬陷拉瓦锡与法国的敌人有来往,犯有叛国罪,于1794年5月8日把他送上了断头台。对此,当时科学界的很多人感到非常惋惜。著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说:“他们可以一瞬间把他的头割下,而他那样的头脑一百年也许长不出一个来。”这时,拉瓦锡正当壮年,是51岁。 四、化学学科的发展前沿 中国运动医学杂志000124 基因工程也叫遗传工程(Genetic Engineering),是20世纪70年代在分子生物学发展的基础上形成的新学科。基因工程就是在分子水平上,用人工方法提取(或合成)不同生物的遗传物质,在体外切割、拼接和重新组成,然后通过载体把重组的DNA分子引入受体细胞,使外源DNA在受体细胞中进行复制与表达。按人们的需要产生不同的产物或定向地创造生物的新性状,并使之稳定地遗传给下代[1]。基因工程技术主要包括分离基因、纯化基因和扩增基因的技术,其核心是分子克隆技术。它能帮助人们从各种复杂的生物体中分离出单一的基因,并把它纯化,再把它大量扩增,用于研究。 20多年来,基因工程技术得到了迅速地发展,特别是限制性内切酶、DNA序列分析及DNA重组技术等三大技术的发现和应用,不仅把分子生物学提高到了基因水平,而且也把生物学与医学中的其他学科引上基因研究的道路,并取得了许多揭示生命秘密和生命过程的重大成就 ......
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科研项目 1.国家自然科学基金.项目号: 51403130.项目级别:国家级.执行时间: 2015-2017.主持人.2.辽宁省科技厅.项目号: 20141081.项目级别:省级.执行时间: 2014-2017.主持人.3.辽宁省优秀人才支持计划项目. 项目来源:辽宁省教育厅,项目级别:省级. 执行时间:2015-2018. 主持人.4.等离子注入材料阻燃改性技术. 项目来源: 国家外专局. 项目号: 20072100240. 项目级别: 国家级. 执行时间: 2008-2009. 排名: .宽温域T-ZnO晶须/SIPN杂化阻尼复合材料. 项目来源: 辽宁省教育厅. 项目号: 2007T145. 项目级别: 省级. 执行时间: 2008-2010.排名: .等离子注入材料阻燃改性技术. 项目来源: 辽宁省外专局重点. 项目号: 辽外专2008[70]. 项目级别: 省级. 执行时间: 2008-2009.排名: .沈阳市先进高分子及其复合材料重点实验室. 项目来源: 沈阳市科技局. 项目号: F11-239-1-00. 项目级别: 市级. 执行时间: 2011-2013. 排名: .宽温域T-ZnO晶须/SIPN杂化阻尼复合材料. 项目来源: 沈阳市科技局. 项目号: 091444. 项目级别: 市级. 执行时间: 2009-2010.排名: 电场响应智能凝胶材料的制备及行为研究. 项目来源: 辽宁省教育厅. 项目号: 2006005. 项目级别: 横向. 排名: .烟气脱硫非金属补偿器所用高分子材料的研制. 项目来源: 沈阳市红星密封材料厂. 项目号: 0-3-3. 项目级别: 横向. 排名: .增塑剂在氟橡胶中应用评价. 项目来源: 多恳升特国际贸易(上海)有限公司. 项目号:0-3-21. 项目级别: 横向. 排名: .新型止水带研发. 项目来源: 辽宁润中供水有限责任公司. 项目级别: 横向. 排名: .辽宁省高校资源共享课建设《高分化学(上)》, 2012年第二批, 排名: .双氧化(2EO)双酚A甲基丙烯酸脂的研制, 项目来源: 沈阳普瑞兴精细化工有限公司, 项目号: 20625. 项目级别: 横向. 执行时间: 2013-2016. 进款额: 10万元. 排名: .聚氨酯制品模塑脱模剂的研制, 项目来源: 沈阳爱迪生科技有限公司, 项目号: 2014210101001474. 项目级别: 横向. 执行时间: 2014-2017. 进款额:15万元. 排名: 2.科研奖励 1. 高性能纳米涂料, 辽宁省技术发明奖二等奖, , 证书编号:2010F-2-06-022. 高性能纳米油性涂料及其规模工业化应用,中国石化协会科技发明二等奖, , 证书编号:2011FMR0036-2-23. 四脚状氧化锌晶须改性高耐磨性聚氨酯材料, 辽宁省科学技术三等奖, ,证书编号:2006F-3-08-02教学奖励 1. 基于Internet的《计算机在材料科学中的应用》网络教育平台, 辽宁省第九届教育软件大赛三等奖, 2009年, 第一完成人.2. 2010-2014年连续多年获得学院骨干教师荣誉称号。代表性论文 [1] Preparation and characterization of tetrapod-shaped ZnO whisker filled polyurethane cross-linked epoxy/polyurethane damping composites. J Reinf Plast Comp, 2012, 31(22): 1564-1575. 【SCI】[2] Properties and morphology of damping composite consisting of polyester-type polyurethane/epoxy resin, Adv Mat Res, 2011, 295: 747-750. 【EI】[3] Dynamic Mechanical Properties of Poly (ester-ether) urethane/Tetra-Pod like ZnO Whisker Damping Composites, 8th Hellenic Society Symposium on Polymer Science and Technology, Greece , Hellenic, 2010,[4] Damping Properties and Morphology of Hybrid Composite Consisting of Polyurethane / Epoxy Resin and ZnO Whisker, Asian Polyolefin Workshop, Korea, Soul, 2009.[5] Damping Properties and Morphology of Hybrid Composite Consisting of Polyurethane/Epoxy Resin and ZnO Whisker, New chemical materials international academic conference and 7th China-Russia-Korea Symposium, China, Shenyang, 2012.[6] Characterization of α-tocopherol as interacting agent in polyvinyl alcohol–starch blends, Carbohyd Polym, 2013, 98(2) 【SCI】[7] Comparison of injection molding processability of polylactic acid and high density polyethylene via computational approach, J Polym Eng, 2013, 33(2) 【SCI】[8] Preparation of basic magnesium chloride whisker and reinforcement in chloroprene rubber(CR232), International Journal of ChemTech Research, 2014, 6(2): 1286-1290.【SCI】[9] 新型高强度智能水凝胶的研究进展. 化工技术与开发. 2007(3): 853-856.[10] PVP/(AA-co-AMPS)互穿网络水凝胶的制备及其电场响应性研究. 辽宁化工. 2007(2): 1-4.[11] 锆钛酸铅掺杂聚醚型聚氨酯-环氧树脂/聚酯型聚氨酯阻尼复合材料的制备与表征, 第八届中国橡胶基础研究研讨会, 中国沈阳, 2012.[12] 聚醚软段对聚氨酯/环氧阻尼性能的影响, 2011年全国高分子科技论文报告会, 中国大连, 2011.[13] 橡胶止水带受力状态下的有限元分析. 世界橡胶工业 , 2010, (11): 34-36.[14] 三元乙丙橡胶的热老化行为及其BP神经网络预测. 化工新型材料, 2010, (10): 17-20.【核心/CA】[15] 无机填料对聚氨酯阻尼材料性能影响的研究进展. 辽宁化工. 2012, (05): 475-477. 【CA】[16] 胶粉/聚烯烃热塑性硫化胶的研究进展. 辽宁化工. 2012, (06): 613-615. 【CA】[17] 离子体表面改性技术[J]. 辽宁化工. 2012, (05): 486-487. 【CA】[18] 高性能特种工程塑料改性研究进展. 塑料工业, 2008, (B06): 75-77.[19] 手性偶氮苯化合物的合成及其光致异构化反应. 中国化学会第28届学术年会, 中国成都, 2012.[20] 环氧树脂-聚氨酯模具复合材料, 2011年全国高分子科技论文报告会, 中国大连, 2011.[21] 四脚状氧化锌晶须/聚氨酯-环氧树脂复合材料阻尼性能, 2010年全国高分子材料科学与工程研讨会, 中国南昌, 2010.[22] CPE/PP 热塑性弹性体的动态硫化,2010 年全国高分子材料科学与工程研讨会, 中国南昌, 2010.[23] 低温常压空气等离子处理织物阻燃技术,2010 年全国高分子材料科学与工程研讨会, 中国南昌, 2010.专利项目 1、一种混合型聚醚-聚酯聚氨酯/环氧阻尼复合材料制备方法.
淀粉生产中浸泡大米蛋白酶法改性及酶解物功能特性研究 剂亚硫酸的替代工艺
水性聚氨酯的制备方法通常可分为外乳化法和内乳化法两种。外乳化法是指采用外加乳化剂,在强剪切力作用下强制性地将聚氨酯粒子分散于水中的方法,但因该法存在乳化剂用量大、反应时间长以及乳液颗粒粗、最终得到的产品质量差、胶层物理机械性能不好等缺点,因而目前生产基本不用该法。内乳化法又称自乳化法,是指在聚氨酯分子结构中引人亲水基团无需乳化剂即可使自身分散成乳液的方法,因此成为目前水性聚氨酯生产和研究采用的主要方法.内乳化法又可分为丙酮法、预聚体混合法、熔融分散法、酮亚胺/酮联氮法、保护端基乳化法。(1)丙酮法首先合成含-NCO端基的高粘度聚氨酯预聚体,加丙酮溶解,使其粘度降低,然后用含离子基团扩链剂进行扩链,在高速搅拌下通过强剪切力使之分散于水中,乳化后减压蒸馏脱除溶剂丙酮,得到水性聚氨酯分散液。丙酮法易于操作,重复性好,制得的水性聚氨酯分子量可变范围宽,粒径的大小可控,产品质量好,是目前生产水性聚氨酯的主要方法。但该法需使用低沸点丙酮,易造成环境污染,工艺复杂,成本高,安全性低,不利于工业生产。(2)预聚体混合法首先合成含亲水基团及端-NCO的预聚体,当预聚体的相对分子量不太高且粘度较小时,可不加或加少量溶剂,高速搅拌下分散于水中,再用亲水性单体(二胺或三胺)将其部分扩链,生成相对分子量高的水性聚氨酯一脲。最终得到水性聚氨酯分散液。为合成低粘度预聚体,通常选择脂肪族或脂环族多异氰酸酯,因为这两种多异氰酸酯的反应活性低,预聚体分散于水中后用二胺扩链时受水的影响小。但预聚体混合分散过程必须在低温下进行,以降低-NCO与水的反应活性;必须严格控制预聚体粘度,否则预聚体在水中分散将非常困难,预聚体混合法避免了有机溶剂的大量使用,工艺简单,便于工业化连续生产。缺点是扩链反应在多相体系中发生,反应不能按定量的方式进行。(3)熔融分散缩聚法熔融分散缩聚法又称熔体分散法,是一种无溶剂制备水性聚氨酯的方法。该法把异氰酸酯的加聚反应和氨基的缩聚反应紧密地结合起来。先合成带有亲水性离子基团和-NCO端基的聚氨酯预聚物,预聚物与尿素进行加聚反应得到含离子基团的端脲基聚氨酯双缩二脲低聚物。此低聚物在熔融状态下与甲醛水溶液发生缩聚反应和羟甲基化应,形成含羟甲基的聚氨酯双缩二脲,用水稀释后,得到稳定的水性聚氨酯分散液。该方法的特点:反应过程中不需要有机溶剂,工艺简单,易于控制,配方可变性较大,不需要特殊设备,因具广阔的发展前景。但该法反应温度高,生成的水性聚氨酯分散体为支链结构,分子量较低。(4)酮亚胺/酮联氮法在预聚体混合法中,采用水溶性二元伯胺作扩链剂时,由于氨基与-NCO基团反应速率过快,难以获得粒径均匀而微细的分散体。扩链阶段若用酮亚胺或酮联氮代替二元伯胺进行水相扩链则能解决此问题。酮亚胺由酮与二胺反应生成,酮联氮由酮与肼反应生成。酮亚胺/酮联氮与含离子基团的端-NCO聚氨酯预聚体混合时不会过早发生扩链反应,但遇水时,酮亚胺/酮联氮与水反应则释放出二胺/肼,对预聚体进行扩链,由于受释放反应的制约,扩链反应能够平稳地进行,得到性能良好的水性聚氨酯一脲分散液。酮亚胺/酮联氮法适用于由芳香族异氰酸酯制备水性聚氨酯分散液,该法融合了丙酮法、预聚体混合法的优点,是制备高质量水性聚氨酯的重要方法。(5)保护端基乳化法使用酚类、甲乙酮亚胺、吡咯烷酮、亚硫酸氢钠等封闭剂,将带有亲水性离子基团和-NCO封端的聚氨酯预聚物的端-NCO基团保护起来,使-NCO基团失去活性,制成一种封闭式的聚氨酯预聚体,加入扩链剂和交联剂共同乳化后,制成水性聚氨酯分散液。应用时,加热可使预聚物端-NCO基团解封,-NCO基团与扩链剂、交联剂反应,形成网络结构的聚氨酯胶膜。此法对工艺要求颇高,乳液稳定性差,关键在于选择解封温度低的高效封闭剂。
(1) 初聚体的制备: 在装有搅拌、温度计、冷凝管的三口瓶中,加入TDI 和脱水的聚醚二元醇,逐渐升温到60 "C .保持在60 "C -65C 下反应小时左右,取样测定反应物中NCO 基团的含量,当达到规定值后,停止反应。(2) 初聚体的扩链: 加入亲水扩链剂DMPA. 升温到80'C 左右反应到NCO达到的规定值,继续加入小分子扩链剂在70'C 进行扩链反应,进一步提高预聚物的分子量.(3) 预聚物的中和 对预聚物进行降温,当温度达到40'C 左右时,加入计算好的中和剂,快速搅拌,得到中间休。((4) 乳化: 一定的去离子水缓慢加入中间体中,同时高速搅拌乳化,得到水性聚氨酯分散体.(5) 脱溶剂z 将乳化好的水性聚氨酶转移到带有真空冷凝装置的三口烧瓶中,在. 60 'C下脱溶剂(丙酮) 2-3h 。
反正我做过很多红外都没没做过,也没见过,听都没听过.redfoxwenfan(站内联系TA)红外能进行定量分析,需要一些标准样品来编制宏,塑料里面的成分分析经常用到红外光谱来定性和定量,扫描样品谱图后,运行宏即可得到各种成分的含量,另外提醒你,红外定量并不是一个非常准确的结果,如果你的要求不是很搞,才可以考虑jack2070(站内联系TA)貌似用IR 做定量比较稀奇alumnium(站内联系TA)红外可以定量,定量的依据是郎博-比尔定律.pinguo(站内联系TA)可以做定量,但是条件比较的苛刻.MENG_ML(站内联系TA)很麻烦 做定量lcazzapple(站内联系TA)IR当然能做定量,很稀奇么?ypf13(站内联系TA)红外定量,关键的问题是仪器! 用普通的红外光谱,做透射,定量当然不准 但是用在线红外光谱仪,根据衰减全反射的原理,是可以定量的 现在都有正规的仪器出来了,梅特勒就卖,别的厂家也有,自己在网上查查吧 当然了,用普通的光谱仪做全反射,定量同样也不准yanjin_jia(站内联系TA)我见过浙大做PU的定量 第60 卷第2 期 化工学报 Vol160 No12 2009 年2 月 CIESC Journal February 2009 研究论文水性聚氨酯的原位细乳液聚合规律( Ⅰ) 加聚/ 水解反应的竞争 詹晓力,石莹,张庆华,陈丰秋 (浙江大学联合化学反应工程研究所,浙江杭州310027) 摘要:采用异佛尔酮二异氰酸酯( IPDI) 与憎水性二醇进行原位细乳液聚合制备水性聚氨酯,根据已建立的 FTIR 定量分析方法来表征聚合产物结构,通过产物中氨酯键/ 脲键的浓度比来研究主反应(加聚) 与副反应 (水解) 的竞争.考察了憎水性二醇、乙烯基单体、反应温度、催化剂和乳化剂等因素对主副反应竞争情况的影 响,并建立细乳液中加聚与水解反应竞争的物理模型.研究发现,二醇的反应活性越高越有利于加聚反应; 乙 烯基单体的引入能够抑制水解反应,促进加聚反应,而且其水溶性越小,加聚反应更容易在竞争中占优势; 降 低反应温度和增加催化剂浓度可促进加聚反应,抑制水解反应. 关键词:聚氨酯; 细乳液; 异佛尔酮二异氰酸酯; 水解反应 Shi Ying ,Zhan Xiaoli ,Luo Zhenhuan ,Zhang Qinghua , Chen Fengqiu1 Quantitative IR characterization of urea 你能说IR能想UV一样常规地用来定量?真是搞笑.特别是固体压片的,进行定量可行么?hubin306(站内联系TA)恩.有道理啊 .红外基本就是拿来看看成分的.
聚氨酯树脂的水性化已逐步取代溶剂型,成为聚氨酯工业发展的重要方向。水性聚氨酯可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂。本项目经过国家自然科学基金资助研究及十多年的研发,已具有成熟的阴离子型自乳化聚氨酯乳液和阳离子型自乳化聚氨酯乳液合成改性的技术,可提供 1吨/天生产能力的水性聚氨酯生产的整套工艺和设备技术。本项目可根据用户的需求,对水性聚氨酯进行配方设计与调整以满足实际使用的要求,并可结合纳米杂化技术制备高性能的水性聚氨酯。 按粒径和外观分可分为聚氨酯水溶液(粒径<0.001微米,外观透明)、聚氨酯水分散体(粒径:0.001-0.1微米,外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1微米,外观白浊);依亲水性基团的电荷性质,水性聚氨酯可分为阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯。其中阴离子型最为重要,分为羧酸型和磺酸型两大类。依合成单体不同水性聚氨酯可分为聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照选用的二异氰酸酯的不同,水性聚氨酯又可分为芳香族和脂肪族,或具体分为TDI型、HDI型等等。依产品包装形式水性聚氨酯可分为单组分水性聚氨酯和双组分水性聚氨酯。水性聚氨酯整个合成过程可分为两个阶段。第一阶段为预逐步聚合,即由低聚物二醇、扩链剂、水性单体、二异氰酸酯通过溶液逐步聚合生成相对分子质量为l000量级的水性聚氨酯预聚体;第二阶段为中和后预聚体在水中的分散。水性PU因其具有环保作用,虽然历史不长,但发展非常迅速。水性聚氨酯包括聚氨酯水溶液、水分散液和水乳液三种,为二元胶态体系,聚氨酯(PU)粒子分散于连续的水相中,也有人称水性PU或水基PU。 由于聚氨酯原料和配方的多样性,水性聚氨酯开发40年左右的时间,人们已研究出许多种制备方法和制备配方。水性聚氨酯品种繁多,可以按多种方法分类。⒈以外观分水性聚氨酯可分为聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液。实际应用最多的是聚氨酯乳液及分散液,本书中统称为水性聚氨酯或聚氨酯乳液。⒉按使用形式分水性聚氨酯胶粘剂按使用形式可分为单组分及双组分两类。可直接使用,或无需交联剂即可得到所需使用性能的水性聚氨酯称为单组分水性聚氨酯胶粘剂。若单独使用不能获得所需的性能,必须添加交联剂;或者一般单组分水性聚氨酯添加交联剂后能提高粘接性能,在这些情况中,水性聚氨酯主剂和交联剂二者就组成双组分体系。⒊以亲水性基团的性质分根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基团,即是否属离子键聚合物(离聚物),水性聚氨酯可分为阴离子型、阳离子型、非离子型。含阴、阳离子的水性聚氨酯又称为离聚物型水性聚氨酯。⑴阴离子型水性聚氨酯又可细分为磺酸型、羧酸型,以侧链含离子基团的居多。大多数水性聚氨酯以含羧基扩链剂或含磺酸盐扩链剂引人羧基离子及磺酸离子。⑵阳离子型水性聚氨酯一般是指主链或侧链上含有铵离子(一般为季铵离子)或锍离子的水性聚氨酯,绝大多数情况是季铵阳离子。而主链含铵离子的水性聚氨酯的制备一般以采用含叔胺基团扩链剂为主,叔胺以及仲胺经酸或烷基化试剂的作用,形成亲水的铵离子。还可通过含氨基的聚氨酯与环氧氯丙烷及酸反应而形成铵离子。⑶非离子型水性聚氨酯,即分子中不含离子基团的水性聚氨酯。非离子型水性聚氨酯的制备方法有:①普通聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液在乳化剂存在下进行高剪切力强制乳化;②制成分子中含有非离子型亲水性链段或亲水性基团,亲水性链段一般是中低分子量聚氧化乙烯,亲水性基团一般是羟甲基。⑷混合型 聚氨酯树脂分子结构中同时具有离于型及非离子型亲水基团或链段。⒋以聚氨酯原料分按主要低聚物多元醇类型可分为聚醚型、聚酯型及聚烯烃型等,分别指采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等作为低聚物多元醇而制成的水性聚氨酯。还有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合 以聚氨酯的异氰酸酯原料分,可分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。按具体原料还可细分,如TDI型、HDI型,等等。⒌按聚氨酯树脂的整体结构划分⑴按原料及结构可分为聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液、多异氰酸酯乳液、封闭型聚氨酯乳液。聚氨酯乳液是指以低聚物多元醇、扩链剂、二异氰酸酯为原料,以通常方法制备的聚氨酯分散于水所形成的乳液。乙烯基聚氨酯乳液一般指在乙烯基树脂水溶液或乳液中加入异氰酸酯而形成的乳液,是双组分体系。多异氰酸酯乳液是指含亲水基团多异氰酸酯乳化于水,或多异氰酸酯的有机溶液分散于含乳化剂的水而形成的乳液,也是双组分即用即配体系,适用期较短。封闭型异氰酸酯乳液是指分子中含有被封闭的异氰酸酯基团的聚氨酯乳液,是一种稳定的单组分体系。在制备聚氨酯乳液时司引入封闭异氰酸酯基团,也可制成封闭异氰酸酯基团含量高的乳液,用于和其他乳液体系共混,起交联作用,水分挥发后加热交联。⑵聚氨酯乳液还可细分为聚氨酯乳液和聚氨酯-脲乳液,后者是指由聚氨酯预聚体在水中分散同时通过水或二胺扩链而形成的乳液,实质上生成了聚氨酯—脲,但由于由预聚体分散法制备较为普遍,习惯上称为聚氨酯乳液者居多。⑶按分子结构可分为线性分子聚氨酯乳液(热塑性)和交联型聚氨酯乳液(热固性)。交联型又可细分为内交联和外交联型。内交联型聚氨酯乳液是在合成时形成一定程度的支化交联分子结构,或引入可热反应性基团,它是稳定的单组分体系。外交联是在乳液中添加能与聚氨酯分子链中基团起反应的交联剂,是双组分体系。⒍根据聚氨酯的水性化方法划分根据制备方法有多种分类。举例如下。⑴自乳化法和外乳化法自乳化法又称内乳化法,是指聚氨酯链段中含有亲水性成分,因而无需乳化剂即可形成稳定乳液的方法。外乳化法又称为强制乳化法,若分子链中仅含少量不足以自乳化的亲水性链段或基团,或完全不含亲水性成分,此时必须添加乳化剂,才能得到乳液。比较而言,外乳化法制备的乳液中,由于亲水性小分子乳化剂的残留,影响固化后聚氨酯胶膜的性能,而自乳化法消除了此弊病。水性聚氨酯的制备以离子型自乳化法为主。⑵预聚体法、丙酮法、熔融分散法自乳化法制水性聚氨酯最常用的方法有预聚体分散法和丙酮法。预聚体法即在预聚体中导人亲水成分,得到一定粘度范围的预聚体,在水中乳化同时进行链增长,制备稳定的水性聚氨酯(水性聚氨酯-脲)。丙酮法属于溶液法,是以有机溶剂稀释或溶解聚氨酯(或预聚体),再进行乳化的方法。在溶剂存在下,预聚体与亲水性扩链剂进行扩链反应,生成较高分子量的聚氨酯,反应过程可根据需要加人溶剂以降低聚氨酯溶液粘度,使之易于搅拌,然后加水进行分散,形成乳液,最后蒸去溶剂。溶剂以丙酮、甲乙酮居多,故称为丙酮法。此法的优点是丙酮、甲乙酮的沸点低、与水互容、易于回收处理,整个体系均匀,操作方便,由于降低粘度同时也降低了浓度,有利于在乳化之前制得高分子量的预聚体或聚氨酯树脂,所得乳液的膜性能比单纯预聚体法的好。而预聚体法由于粘度的限制,为了便于剪切分散,预聚体的分子量不能太高,可能会影响水性聚氨酯性能,例如粘度高则乳化困难,粒径大,乳液稳定性差;预聚体分子量小则NCO基团含量高,乳化后形成的脲键多,胶膜硬,缺乏柔软性。丙酮法和预聚体法的主要区别是,在丙酮法中,聚氨酯先预聚成分子量较大的预聚体,由于分子量大的预聚体粘度大,必须稀释降低粘度;而预聚体法中根据需要可加或不加少量丙酮等溶剂。这两者的概念有所交*,有的乳化方法既属丙酮法又属预聚体法。熔融分散法又称熔体分散法、预聚体分散甲醛扩链法。预先合成含叔胺基团(或离子基团)的端NCO基团预聚体,再与尿素(或氨水)在本体体系反应,形成聚氨酯双缩二脲(或含离子基团的端脲基)低聚物,并加入氯代酰胺在高温熔融状态继续反应,继续季胺化。聚氨酯双缩二脲离聚物具有足够的亲水性,加酸的稀水溶液形成均相溶液,再与甲醛水溶液反应进行羟甲基化,含羟甲基的聚氨酯严缩二脲能在50—130℃用无限水稀释,形成稳定乳液。当降低体系的pu值时,能在分散相中进行缩聚反应,形成高分子量聚氨酯。含离子基团的端NCO预聚体形成端脲基或缩二脲基聚氨酯低聚物后,则直接在熔融状态乳化于水,再加甲醛水溶液进行羟甲基化及扩链反应。⑶二元胺直接扩链与酮亚胺—酮连氮法在预聚体分散法中,若采用溶于水的二元伯胺扩链剂扩链,由于一NCO与一NH2的反应速度快,不易得到微细而均匀的乳液,可采用酮亚胺或酮连氮法解决此问题。酮亚胺-酮连氮法是指预聚体与被酮保护了的二元胺(酮亚胺体系)或肼(酮连氮体系)混合后,再用水分散,分散过程中,酮亚胺、酮连氮以一定的速率水解,释放出游离的二元胺或肼与分散的聚合物微粒反应,得到的水性聚氨酯—脲具有良好的性能。 水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基料并以水为分散介质的一类涂料。通过交联改性的水性聚氨酯涂料具有良好的贮存稳定性、涂膜机械性能、耐水性、耐溶剂性及耐老化性能,而且与传统的溶剂型聚氨酯涂料的性能相近,是水性聚氨酯涂料的一个重要发展方向。品种主要包括热固型聚氨酯涂料和含封闭异氰酸酯的水性聚氨酯涂料等几个品种。⑴热固型聚氨酯涂料。交联的聚氨酯能增加其耐溶剂性及水解稳定性。聚氨酯水分散体在应用时与少量外加交联剂混合组成的体系叫热固型水性聚氨酯涂料,也叫做外交联水性聚氨酯涂料。使用的交联剂主要有多官能团的氮丙啶、氨基树脂(三聚氯胺树脂)或专用的环氧树脂等。采用氮丙啶,一般用量为聚氨酯质量的3%-5%,就有很好的交联薄膜生成;⑵含封闭异氨酸酯的水性聚氨酯涂料。该涂料的成膜原料由多异氰酸酯组分和含羟基组分两部分组成。多异氰酸酯被苯酚或其它含单官能团的活泼氢原子的化合物所封闭,因此两部分可以合装而不反应,成为单组分涂料,并具有良好的贮藏稳定性。多异氰酸酯组分与苯酚、丙二酸酯、己内酰胺等封闭剂反应生成氨酯键,而氨酯键在加热的情况下又裂解生成异氰酸酯,再与羟基组分反应生成聚氨酯。因此封闭型聚氨酯水性涂料的成膜就是利用不同结构的氨酯键的热稳定性的差异,以较稳定的氨酯键来取代较弱的氨酯键。封闭剂的种类很多,但是芳香族异氰酸酯水性聚氨酯涂料主要用苯酚或甲酚。脂肪族水性聚氨酯漆则不用酚类,以免变色,可采用乳酸乙酯、己内酰胺、丙二酸二乙酯、乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯等;⑶室温固化水性聚氨酯涂料。对于某些热敏基材和大型制件,不能采用加热的方式交联,必须采用室温交联的水性聚氨酯涂料。美国空气产品和化学公司报道,通过与水分散性多异氰酸酯结合,可以改进水性端羟基聚氨酯预聚物/丙烯酸酯混合物,尤其是羟基丙烯酸酯混合物的性能。此类水性聚氨酯涂料,采用特制的多异氰酸酯交联剂,即含(-NCO)端基的异氰酸酯预聚物,经亲水处理后分散于各种含羟基聚合物中而形成的分散体,与多种含羟基聚合物水分散体组成能在室温固化的聚氨酯水性涂料;⑷光固化水性聚氨酯涂料。光固化水性聚氨酯涂料采用电子束辐射、紫外光辐射的高强度辐射引发低活性的聚物体系产生交联固化,以紫外光固化形式为主。先用不饱和聚酯多元醇制备预聚物,然后用常规的方法引进粒子基团,经亲水处理后制得在主链上带双键的聚氨酯水分散体,再与易溶的高活性三丙烯酸烷氧基酯单体、光敏剂等助剂混合得到光固化水性聚氨酯涂料;⑸第三代水性聚氨酯涂料(PUA)。聚氨酯(PU)乳液和聚丙烯酸(PA)乳液同其溶剂型产品相比,具有价廉,安全,不燃烧,无毒,不污染环境等优点。纯PA乳液存在耐磨性、耐水性和耐化学品性差的缺陷,单一的PU乳液也存在一些不足,如稳定性、白增稠性和膜的保光性差,固含量高,应用范围不广等。PU和PA在性质上具有互补作用。PUA复合乳液兼备了二者的优点,具有耐磨、耐腐蚀和光亮,柔软有弹性,耐水性和机械力学性能好,耐候性佳等特性,因此被誉为第三代水性聚氨酯,成为当今涂料的一个发展趋势。应用范围水性PU分散体已在通用溶剂型PU所覆盖的领域大量使用,成功地应用于轻纺、皮革加工、涂料、木材加工、建材、造纸和胶粘剂等行业。皮革工业加工中PU乳液涂饰后的皮革,具有光泽度高、手感好、耐磨耗、不易断裂、弹性好、耐低温性能和耐挠屈性能优良等特点,克服了丙烯酸类树脂涂饰剂“热粘冷脆”的缺陷。此外,在纺织品涂层整理中有广泛的应用。水性PU对纺织品的成膜性好、粘接强度高、能赋予织物柔软、丰满的手感,改善织物耐磨性、抗皱性、回弹性、通透性和耐热性等。水性PU比有机溶剂型PU应用成本低、无公害、易处理、粘合效果好,在胶粘剂及涂料行业有很好的发展前途。PU离子聚合物对天然和合成橡胶表面均具有很好粘接性,可用于鞋类的制造。水性PU主要用做家具漆、电泳漆、电沉积涂料、建筑涂料、纸张处理涂料、玻璃纤维涂料等除此之外水性涂料还有一些特殊用途,如用作安全玻璃的中间涂膜,以制成不碎裂的安全玻璃,广泛用于汽车、飞机、轮船或航天仪器。水性分散体主要用作金属涂料,如阳离子型电沉积涂料被广泛用于汽车底漆,以提高车体的抗腐蚀性能。
大多数水性PU主要是由自乳化法制备,以含亲水性基团的PU为主要固化成分,涂膜干燥时若亲水成分不能有效的进入交联网络中,干燥形成的涂膜遇水易溶胀。另外其缺少像双组分溶剂型PU涂膜所能得到的交联密度和高相对分子质量,因而这些水分散体涂膜的耐水性、耐溶剂性、耐热性和光泽性较差,严重地限制了其使用的范围。因此,常采用提高涂膜的交联密度来改善乳液涂膜的耐水性。常用的交联方法有两种:一种是在合成PU预聚物时,加入官能度大于2的多羟基化合物,直接生成交联PU预聚物,将上述预聚物很好地分散在水中,并扩链形成大分子,最后形成乳液。这种方法也叫前交联法,缺点是易使预聚物黏度增大,较难分散在水中,影响乳液的稳定性。新型交联剂和多官能团扩链剂的筛选与合成的研究相当活跃,已成为提高水性PU物理机械性能和耐水性能的主要途径之一。另一种方法为外交联法,采用带羧的阴离子PU乳液进行交联,交联反应发生在PU分子的羧基上,有氮丙啶、碳化亚胺以及金属盐类化合物,在室温条件下进行交联。这类交联剂一般在使用PU乳液时加入,因其交联反应速率很快,短时间内产生凝胶而破乳。外交联法可成功解决PU乳液涂膜的亲水性问题,但因外加交联剂,组成双组分涂饰剂给施工带来不便,此方法使用较少。 国内外对水性聚氨酯的研究都聚焦在对其改性使其功能化,通过改性增加材料的耐水性、耐溶剂性等性能指标。改性主要通过物理和化学两种手段,通过接枝、嵌段、内、外交联其它聚合物材料,共混或形成互穿聚合物网络等方法进行改性。常用的改性有以下几种:1 丙烯酸酯改性聚丙烯酸酯类产品优点在于耐候、耐水、耐溶剂、保光性比聚氨酯树脂突出,在物理机械性能、弹性及粘接性能等方面又逊色于聚氨酯树脂。因此两者具有很好的互补性。将丙烯酸酯用于水性聚氨酯乳液的改性,是聚氨酯的发展趋势之一。较为流行的有共混交联反应法、乳液共聚法和复合乳液聚合法。复合乳液聚合法有两种工艺:⑴互穿聚合网络(Interpentrating Polymer Network)。体系中至少有一组分为交联结构,在分子水平上发生作用,如以丙烯酸酯单体作为合成聚氨酯预聚体的有机溶剂,然后再在聚氨酯乳液中进行聚合即制得丙烯酸酯改性聚氨酯的互穿网络型乳液。⑵在水性聚氨酯乳液中加入丙烯酸酯不饱和单体进行自由基聚合, 形成所谓核-壳型丙烯酸酯改性水性聚氨酯的复合乳液。陈义芳采用丙烯酸酯单体作为聚氨酯溶剂制得IPN 结构的丙烯酸酯改性的聚氨酯乳液,研究表明其涂膜具有良好的耐水性及耐污染性。杨建文等将具有羟基侧基的丙烯酸树脂与含有残留异氰酸酯基的聚氨酯丙烯酸酯进行接枝反应,经胺中和后,用水分散形成自乳化水性体系。研究表明当接枝树脂中聚氨酯含量在30%~50%时,光固化涂层具有较好的硬度、耐溶剂性和耐水性。2 有机硅改性有机硅化合物属于半有机、半无机结构的高分子化合物具有耐热、耐水性、耐候性及透气性,其中两个最显著的特点是耐氧化性和低表面能, 有机硅聚合物还能赋予涂层杰出的柔顺性和爽滑丝绸感;因表面能差异而存在微相分离的Si-O-Si 分子链会迁移到膜的表面提高涂膜的综合性能。对含有氨基的有机硅改性主要有两种方法:⑴在合成预聚体的过程中将含有氨基的有机硅引入聚氨酯链段中,由于氨基突出的反应活性以及有机硅与聚氨酯溶解度的差异, 所以聚合反应都需在溶剂下进行,这样不仅溶剂抽提困难,还会造成环境污染,使它们的应用受到限制。⑵在预聚体乳化的过程中扩链引入含有氨基的有机硅。研究表明,硅氧烷在胶膜表面富集,对聚氨酯材料有明显的表面改性作用,且胶膜耐水性提高。卿宁等用有机硅化合物对水性聚氨酯进行改性,通过红外和核磁等手段证明有机硅链段成功接在水性聚氨酯链段上;有机硅化合物用量增大,乳胶膜吸水率降低,表面接触角增大,使膜的耐水性、稳定性、柔韧性、耐老化性能得到了显著提高。3 环氧树脂改性环氧树脂结构中含有羟基,该化合物具有粘结能力强,模量和强度高和热稳定性好等特性。与水性聚氨酯可直接发生合成反应。环氧树脂改性可以改善聚氨酯的耐水、耐溶剂、耐热蠕变性及抗张强度,同时可以增加树脂对基材的剥离强度。在改性反应中将支化点引入聚氨酯主链,使得主链部分形成网状结构,该反应中既有环氧基和羟基参与反应,也存在氨基甲酸酯与环氧基的开环反应。改性聚氨酯乳液外观随着环氧树脂环氧值降低,从半透明变化到不透明,改性聚氨酯乳液的薄膜硬度和拉伸强度增大,贮存稳定性和断裂伸长率下降,乳胶膜耐水性增强。因为环氧值降低,分子量增大,羧基含量增大,导致水性聚氨酯的交联结构和水性聚氨酯分子链上刚性苯环的含量增大, 乳胶膜的硬度、拉伸强度和耐水性得到提高,同时降低了乳胶膜的弹性和断裂伸长率。环氧树脂分子量增大后,导致质量增大,在同等情况下聚氨酯的亲水性、水性聚氨酯乳液的透明度和贮存稳定性都降低。郭俊杰等合成了用于粘结复合薄膜的环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂,改性后的胶粘剂对多种复合薄膜都表现出较强的粘结性能,剥离强度进一步提高,外观、贮存稳定性良好。且固体质量分数下降30%后仍然具有较强的粘结性能。4 交联改性交联改性是将线形的聚氨酯大分子通过化学键的形式将其接合在一起,制得具有网状结构的聚氨酯树脂。经过交联改性后的水性聚氨酯涂膜具有良好的耐水性、耐溶剂及力学性能。成熟的交联改性技术制得的水性聚氨酯在很多性能上达到甚至超过溶剂型聚氨酯树脂。交联改性根据交联方法的不同可分为内交联法和外交联法。内交联法制得的聚氨酯乳液是单组分体系,外交联法制得的聚氨酯乳液双组分体系。在内交联法反应体系里面,内交联剂乳液体系中的其它组分与内交联剂能共存且保持稳定。交联时不论采用哪种交联方式,都要严格控制交联剂的用量。虽然随着交联剂用量的增加,膜的拉伸强度、耐水性、耐溶剂性均增大,但是用量过大,会使膜的伸长率下降太多,同时会使乳液颗粒粒径变大,成膜时融合性差,反而使膜的强度下降。5 纳米改性纳米材料是指组成相或晶粒结构中至少有一维的尺寸在100 nm 以下的材料。由于纳米材料与高聚物分子间的界面面积非常大,加之纳米材料的上述相关性质, 二者界面存在很大的相互作用,具有很好的粘结性能,较好的消除了无机材料与有机聚合物间的热膨胀系数不匹配的现象,使二者能够较容易的结合在一起而成为具有优异性能的复合材料,如:强大的表面结合能;与聚合物复合后所具有的强粘结性;改善流动性,提高表面硬度和耐磨性。6 其他改性方法利用天然高分子(如木质素、淀粉、树皮等)以及脂肪族聚酯来改性或合成可生物降解聚氨酯,利用氯丙树脂改性合成聚氨酯等以及三元复合体系,制得的新型聚氨酯材料具有高应力、高硬度和低应变的性能,其物理机械性能优于聚醚三元醇作羟基组分合成的聚氨酯材料。