超支化水性聚氨酯課件

超支化水性聚氨酯

高分子材料田露2015011001超支化水性聚氨酯主要內容一、引言二、超支化聚氨酯的合成方法三、超支化聚氨酯的應用四、展望主要內容一、引言一、引言

高聚物分子中含有氨基甲酸酯鍵、脲鍵、酯鍵、醚鍵及其他化學鍵的一類化合物被稱為聚氨酯。

水性聚氨酯以水作為分散介質，與傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯相比，具有環(huán)保、無毒、無污染、容易儲存運輸和耐火等優(yōu)點，自問世以來，受到人們的廣泛關注。一、引言高聚物分子中含有氨基甲酸酯鍵、脲鍵、酯鍵、醚二、超支化聚氨酯的合成方法

超支化聚氨酯（HPBU）通常由異氰酸酯基（-NCO）、羥基（-OH）和氨基（-NH）等極易反應的基團進行反應而制得，其制備方法與其他超支化聚合物不同，一般將-NCO稱為A官能團，-OH稱為B官能團，-NH稱為C官能團。-NCO的活性很高，非常容易和B和C官能團反應，因此，同時含有A和B或C的官能團的化合物很難在自然條件下長期穩(wěn)定的儲存。二、超支化聚氨酯的合成方法超支化聚氨酯（HPBU）官能團同單體法

官能團異單體法

超支化聚合物擴鏈法合成方法主要有：合成方法主要有：1.官能團同單體法

若用同時含有A和B或C官能團的化合物來合成HBPU，必須對其中的至少一種官能團進行鈍化保護，這種合成方法稱為官能團同單體法。目前，市場上沒有同時含有A和B或C官能團的單體銷售，因此，如果采用官能團同單體法合成HBPU，首先需要合成出同時含有上述官能團的單體。早期合成HBPU的方法很多，主要有光氣法、疊氮化合物法、高選擇性的化學反應的方法、羥酮縮合法和Curtius法等。這些方法所合成的單體在反應時，需要一定的方法來消除保護基團，釋放出-NCO、-OH或-NH，然后進一步反應，制得HBPU。這些制備HBPU的方法比較復雜，已逐漸淘汰，現(xiàn)在研究的較少。1.官能團同單體法2、官能團異單體法

官能團異單體法，即參加反應的-NCO、-OH和-NH基團分布在不同的單體上。主要有A2+B3法和A2+CB2法。用二異氰酸酯或者端異氰酸根聚氨酯預聚體和三官能度的單體（B3）反應來制備HBPU的方法被稱為A2+B3法，使用這種方法來合成HBPU時容易凝膠；A2+CB2法主要是利用-NH和-OH與-NCO之間活性差異來制備HBPU反應時，-NCO首先和-NH反應生成中間體AB2，然后進一步反應生成HBPU，這種方法也叫耦合單體法，其合成原理如圖1-1。2、官能團異單體法超支化水性聚氨酯課件3、超支化聚合物擴鏈法

超支化聚合物擴鏈法，該法的關鍵是獲得一種端羥基超支化聚合物，然后合成出端-NCO的聚氨酯預聚體，使-NCO與端羥基超支化聚合物反應，務使其凝膠，最后得到超支化聚氨酯。將端羥基超支化聚合物作為多官能團交聯(lián)劑，與端異氰酸酯封端的線性聚氨酯預聚體反應，也可以制備出超支化聚氨酯。

3、超支化聚合物擴鏈法

Yin等首先利用酸酐對BoltornH20超支化聚酯上的端OH進行部分改性，使部分-OH轉變?yōu)?COOH，具有了親水性，然后以PIDI和HEA合成出一端為-NCO，另一端為C=C的中間體，在此中間體中加入具有親水性的BoltornH20超支化聚酯，中間體上的-NCO與超支化聚酯上的-OH反應，從而雙鍵被引入到具有親水性的超支化聚酯上，-COOH被TEA中和后，加入光引發(fā)劑和丙烯酸酯單體，經UV光照射后，光引發(fā)劑從基態(tài)變成激發(fā)態(tài)，形成自由基，引發(fā)雙鍵聚合后，制備出超支化聚氨酯丙烯酸酯光固化涂層，其合成路線圖如圖1-2。Yin等首先利用酸酐對BoltornH20超超支化水性聚氨酯課件三、超支化聚氨酯的應用

超支化聚氨酯因具有類樹枝狀結構，具有一些特殊性能，在很多領域都有應用。目前，研究超支化聚氨酯的人很多，對超支化聚氨酯的合成與應用做出了很大貢獻，在以下一些方面都有應用。三、超支化聚氨酯的應用超支化聚氨酯因具有類樹枝1、紫外光固化涂料

紫外光（UV）固化，即在紫外光照射和光引發(fā)劑存在下，引發(fā)汗雙鍵的單體進行自由基聚合。因其具有環(huán)保、節(jié)能、經濟、高效等優(yōu)點，自其問世以來，得到了迅猛發(fā)展。在超支化聚氨酯上引入雙鍵，加入光引發(fā)劑和乙烯基單體，在UV照射下，光引發(fā)劑從基態(tài)變成激發(fā)態(tài)，形成自由基，引發(fā)單體聚合，可以得到性能優(yōu)異的超支化聚氨酯光固化涂料。1、紫外光固化涂料2、聚合物固體電解質

聚合物固體電解質（SPEs）是一種新型的性能優(yōu)異的電解質材料，屬于固體電解質材料大家族中的一種。與傳統(tǒng)的SPEs相比，不易結晶的超支化聚合物使其作為固體電解質基體有其獨特的優(yōu)點。2、聚合物固體電解質3、相變儲能材料

物質吸收或釋放大量能量時，會從一種相態(tài)轉變到另一種狀態(tài)，此過程被稱為相變過程，同時，體系的溫度不變或變化很小，相變儲能材料即利用相變過程中能量的吸收和釋放，實現(xiàn)能量存儲和溫度調節(jié)的物質。超支化聚氨酯同時具有超支化聚合物高溶解性、低溶液粘度和聚氨酯軟硬可控、溫區(qū)變化大的特點，在聚合物相變儲能材料方面具有重要應用。3、相變儲能材料4、形狀記憶材料

形狀記憶材料是指具有“記憶功能”的材料，具體指經過光、熱、電、磁等刺激后，能夠恢復到預先設定的狀態(tài)的材料。高分子材料的分子運動具有多重性，兼有容易加工、成本低、質輕、密度小等優(yōu)點，是形狀記憶材料家族中的后起之秀，研究者對其傾注了大量心血，各種性能優(yōu)異的高分子形狀記憶材料被合成出來。超支化聚合物具有溶解性高、溶液黏度低等優(yōu)點，為形狀記憶材料的研究提供了很好的基礎。4、形狀記憶材料5、阻尼材料

材料的阻尼性，在一些方面具有很不好的效果，如需消耗能量等，但是，世界萬物都具有兩面性，具有消音降噪和抑制振動的高分子阻尼材料就是利用了這方面的性能，外力對高分子材料做功時，可以分成兩的部分，分子鏈的構象改變需要消耗一部分能量，而且鏈段運動時所產生的內摩擦力也要消耗一部分能量，因此，需要克服的內摩擦阻力越大，高分子材料的阻尼性能越好。超支化聚合物也屬于高分子材料，而且其結構特殊，具有類樹枝狀結構，分子中含有大量的支鏈和端基，理論上需要克服更大的摩擦阻力以使鏈段運動，是潛在的性能優(yōu)異的阻尼材料。5、阻尼材料四、展望

超支化聚氨酯綜合了超支化聚合物分子鏈間纏結少、熔體黏度低、容易成膜和活性端基多等優(yōu)點和聚氨酯力學性能好、耐磨、手感好和配方靈活多變的優(yōu)點，因此，越來越多的研究者來開發(fā)利用超支化聚氨酯。但是，對超支化聚氨酯的研究也存在一些不足，如超支化聚氨酯的結構表征方面，分子量的測試業(yè)余線性聚氨酯不同，需要新的理論指導，這些都需要研究者繼續(xù)努力。四、展望超支化聚氨酯綜合了超支化聚合物分子鏈間纏

另外，超支化聚氨酯的合成步驟太多、未能進行工業(yè)化大生產等也是急需解決的問題，現(xiàn)在的研究主要還集中在理論階段，不能進行工業(yè)化應用。由于超支化聚氨酯具有很多優(yōu)異的性能，相信在不斷有研究者能夠取得新的突破，最終使超支化聚氨酯能夠應用的日常的生活中。另外，超支化聚氨酯的合成步驟太多、未能進行工業(yè)化謝謝！謝謝！超支化水性聚氨酯

高分子材料田露2015011001超支化水性聚氨酯主要內容一、引言二、超支化聚氨酯的合成方法三、超支化聚氨酯的應用四、展望主要內容一、引言一、引言

高聚物分子中含有氨基甲酸酯鍵、脲鍵、酯鍵、醚鍵及其他化學鍵的一類化合物被稱為聚氨酯。

水性聚氨酯以水作為分散介質，與傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯相比，具有環(huán)保、無毒、無污染、容易儲存運輸和耐火等優(yōu)點，自問世以來，受到人們的廣泛關注。一、引言高聚物分子中含有氨基甲酸酯鍵、脲鍵、酯鍵、醚二、超支化聚氨酯的合成方法

超支化聚氨酯（HPBU）通常由異氰酸酯基（-NCO）、羥基（-OH）和氨基（-NH）等極易反應的基團進行反應而制得，其制備方法與其他超支化聚合物不同，一般將-NCO稱為A官能團，-OH稱為B官能團，-NH稱為C官能團。-NCO的活性很高，非常容易和B和C官能團反應，因此，同時含有A和B或C的官能團的化合物很難在自然條件下長期穩(wěn)定的儲存。二、超支化聚氨酯的合成方法超支化聚氨酯（HPBU）官能團同單體法

官能團異單體法

超支化聚合物擴鏈法合成方法主要有：合成方法主要有：1.官能團同單體法

若用同時含有A和B或C官能團的化合物來合成HBPU，必須對其中的至少一種官能團進行鈍化保護，這種合成方法稱為官能團同單體法。目前，市場上沒有同時含有A和B或C官能團的單體銷售，因此，如果采用官能團同單體法合成HBPU，首先需要合成出同時含有上述官能團的單體。早期合成HBPU的方法很多，主要有光氣法、疊氮化合物法、高選擇性的化學反應的方法、羥酮縮合法和Curtius法等。這些方法所合成的單體在反應時，需要一定的方法來消除保護基團，釋放出-NCO、-OH或-NH，然后進一步反應，制得HBPU。這些制備HBPU的方法比較復雜，已逐漸淘汰，現(xiàn)在研究的較少。1.官能團同單體法2、官能團異單體法

官能團異單體法，即參加反應的-NCO、-OH和-NH基團分布在不同的單體上。主要有A2+B3法和A2+CB2法。用二異氰酸酯或者端異氰酸根聚氨酯預聚體和三官能度的單體（B3）反應來制備HBPU的方法被稱為A2+B3法，使用這種方法來合成HBPU時容易凝膠；A2+CB2法主要是利用-NH和-OH與-NCO之間活性差異來制備HBPU反應時，-NCO首先和-NH反應生成中間體AB2，然后進一步反應生成HBPU，這種方法也叫耦合單體法，其合成原理如圖1-1。2、官能團異單體法超支化水性聚氨酯課件3、超支化聚合物擴鏈法

超支化聚合物擴鏈法，該法的關鍵是獲得一種端羥基超支化聚合物，然后合成出端-NCO的聚氨酯預聚體，使-NCO與端羥基超支化聚合物反應，務使其凝膠，最后得到超支化聚氨酯。將端羥基超支化聚合物作為多官能團交聯(lián)劑，與端異氰酸酯封端的線性聚氨酯預聚體反應，也可以制備出超支化聚氨酯。

3、超支化聚合物擴鏈法

Yin等首先利用酸酐對BoltornH20超支化聚酯上的端OH進行部分改性，使部分-OH轉變?yōu)?COOH，具有了親水性，然后以PIDI和HEA合成出一端為-NCO，另一端為C=C的中間體，在此中間體中加入具有親水性的BoltornH20超支化聚酯，中間體上的-NCO與超支化聚酯上的-OH反應，從而雙鍵被引入到具有親水性的超支化聚酯上，-COOH被TEA中和后，加入光引發(fā)劑和丙烯酸酯單體，經UV光照射后，光引發(fā)劑從基態(tài)變成激發(fā)態(tài)，形成自由基，引發(fā)雙鍵聚合后，制備出超支化聚氨酯丙烯酸酯光固化涂層，其合成路線圖如圖1-2。Yin等首先利用酸酐對BoltornH20超超支化水性聚氨酯課件三、超支化聚氨酯的應用

超支化聚氨酯因具有類樹枝狀結構，具有一些特殊性能，在很多領域都有應用。目前，研究超支化聚氨酯的人很多，對超支化聚氨酯的合成與應用做出了很大貢獻，在以下一些方面都有應用。三、超支化聚氨酯的應用超支化聚氨酯因具有類樹枝1、紫外光固化涂料

紫外光（UV）固化，即在紫外光照射和光引發(fā)劑存在下，引發(fā)汗雙鍵的單體進行自由基聚合。因其具有環(huán)保、節(jié)能、經濟、高效等優(yōu)點，自其問世以來，得到了迅猛發(fā)展。在超支化聚氨酯上引入雙鍵，加入光引發(fā)劑和乙烯基單體，在UV照射下，光引發(fā)劑從基態(tài)變成激發(fā)態(tài)，形成自由基，引發(fā)單體聚合，可以得到性能優(yōu)異的超支化聚氨酯光固化涂料。1、紫外光固化涂料2、聚合物固體電解質

聚合物固體電解質（SPEs）是一種新型的性能優(yōu)異的電解質材料，屬于固體電解質材料大家族中的一種。與傳統(tǒng)的SPEs相比，不易結晶的超支化聚合物使其作為固體電解質基體有其獨特的優(yōu)點。2、聚合物固體電解質3、相變儲能材料

物質吸收或釋放大量能量時，會從一種相態(tài)轉變到另一種狀態(tài)，此過程被稱為相變過程，同時，體系的溫度不變或變化很小，相變儲能材料即利用相變過程中能量的吸收和釋放，實現(xiàn)能量存儲和溫度調節(jié)的物質。超支化聚氨酯同時具有超支化聚合物高溶解性、低溶液粘度和聚氨酯軟硬可控、溫區(qū)變化大的特點，在聚合物相變儲能材料方面具有重要應用。3、相變儲能材料4、形狀記憶材料

形狀記憶材料是指具有“記憶功能”的材料，具體指經過光、熱、電、磁等刺激后，能夠恢復到預先設定的狀態(tài)的材料。高分子材料的分子運動具有多重性，兼有容易加工、成本低、質輕、密度小等優(yōu)點，是形狀記憶材料家族中的后起之秀，研究者對其傾注了大量心血，各種性能優(yōu)異的高分子形狀記憶材料被合成出來。超支化聚合物具有溶解性高、溶液黏度低等優(yōu)點，為形狀記憶材料的研