水性油墨的改性研究

水性油墨的改性研究

0进展之一:水性油墨的“心脏”—引言在印刷包装行业，溶剂油因其良好的打印性能而被广泛使用，但溶剂油释放大量有机活性剂（vocs），这将对操作人员的健康、产品的安全和环境产生重大影响。世界各国的环境保护机构先后通过了许多关于有机废物排放的限制政策，促进了类似类型纺织品的开发。到目前为止，水性油藏已经形成。其与溶剂型油墨最大的区别在于其以水作为溶剂,可显著减少VOC排放量,防止大气污染,不危害人体健康,且其不易燃烧,墨性稳定,色彩鲜艳,不腐蚀版材,操作简单,价格便宜,附着力好,故特别适用于食品、饮料、药品等的包装印刷,是目前公认的环保印刷材料。但是由于水性油墨同时存在干燥速度不能满足高速印刷需求、耐抗性能较差、稳定性不高等缺点,其使用范围受到限制,解决这些问题的关键在于水性油墨的“心脏”——水性连结料的性能改进上。连结料是油墨制造中研磨色粉的基料、主要的流动相和油墨干燥后的成膜物质,直接决定着油墨的使用性能和印刷效果,如黏度、附着力、光泽度和干燥性。连结料的技术创新决定着油墨的技术革新,它直接影响着油墨的使用性能和印刷效果。目前,水性油墨普遍采用马来松香脂、聚丙烯酸树脂及改性丙烯酸乳液等作为连结料,而马来松香脂在光泽度、抗水性和稳定性上存在较多问题,丙烯酸共聚物树脂在光泽度和印刷适性上与溶剂型油墨仍有差距,因此,研究和开发一种性能优良的新型水性连结料树脂一直是科研人员关注的焦点。本研究首先介绍了水性油墨用连结料树脂的发展历程,基于此重点综述了当今国内外的主要新型水性油墨连结料树脂的种类及研发制备,包括聚丙烯酸酯、水性聚氨酯的研究应用及改性的新进展,并对其性能优势及应用前景进行了分析展望。1酯化水性油墨生产技术的发展早在20世纪60年代初,人们就开始对水性油墨进行了研究和应用,最初水性油墨主要使用糊精、虫蛟、酪素、木质酸钠等物质作为连结料,主要用于一些低档产品的印刷。20世纪60年代末,随着材料科学的发展,马来松香脂成功取代了酪素、虫蛟等材料,成为水性油墨的主要连结料,但是这些初级产品依然存在光泽度差、抗水性不佳、附着力差、易起泡、存放稳定性差等问题,此为第一代水性油墨产品。20世纪70年代,出现了以溶液型苯乙烯-丙烯酸共聚树脂为连结料的第二代水性油墨,该产品弥补了第一代水性油墨抗水性和存放稳定性差的问题,但是在光泽度和印刷适性方面与溶剂型油墨相比仍有差距。在第二代水性油墨的基础上,通过引进丙烯酸类单体与苯乙烯聚合,又出现了一种具有核壳结构和网状结构的聚丙烯酸乳液树脂,该系列树脂大大改善了油墨的光泽度和干燥性,促进了水性油墨的发展,不断拓宽其应用领域,以此类树脂为连结料制备的水性油墨为第三代水性油墨产品。随着高档水墨的开发及应用发展,水性油墨发展到第四代,其中的关键技术在于连结料树脂的应用。目前,高档水性油墨主要采用进口树脂,由天津油墨厂首先研制成功并投产;相继的,武汉现代工业技术研究院研制出了具有无毒、无刺激性气味、无腐蚀性、不易燃、不易爆和使用安全性能良好等优点的水性油墨系列产品,能广泛用于铜版纸、白板纸、瓦楞纸、不干胶纸及书刊杂志等的印刷中;上海美德精细化工有限公司推出了无气味高品质环保型全水性低温热固油墨MD-1002,该产品具有极强的遮盖力、质感细腻、可用于250目以上的丝网印刷、操作方便、油墨颜色可自由调配等优点。总体而言,由于我国高性能水性油墨连结料树脂研发技术匮乏,尚不能完全独立研发出性能优异的高档水墨。而在国外,水性油墨已得到快速的发展,如日本的大日本油墨化学、东洋油墨、阪田油墨等大型油墨公司均生产大量水性油墨用于进出口,德国的盛威科集团和琥珀油墨也凭借其世界领先的水性油墨连结料树脂研发技术而占据当今水性油墨市场半壁江山,美国的富林特集团、英国的富士色丽可国际公司等均具备领先的水性油墨开发技术。目前,国外水性油墨的研究仍在不断发展,已经研制出功能性水性油墨,如最近Howe等利用PVA作为水性连结料开发了可用于燃料电池的功能性水性阴极油墨;Zhang等通过简易湿化学处理法成功制备了粒径约为50nm的银纳米颗粒,并且利用高功率超声波制备法制备了复合纳米水性油墨,经过检测发现,该油墨能满足喷墨技术需求。2活性自由基聚合法作为第二代、第三代水性油墨连结料树脂的“主力军”,水性聚丙烯酸树脂制得的水性墨膜在光泽度、透明性、附着力、耐热性、耐候性等方面具备明显的优势。但是由于水性聚丙烯酸树脂中含有亲水性基团和双键,从而使其具有热黏冷脆、耐水性和耐溶剂性能较差等缺点。因此对聚丙烯酸酯的合成方法及改性研究是水性油墨研究的关键课题之一。在合成方面,主要通过自由基聚合来制得聚丙烯酸酯类树脂,近来,一些新型活性自由基聚合工艺与方法逐渐被用于高分子单体之间的合成。比较重要的三种活性自由基聚合方法为:原子转移自由基聚合(AT-RP)、可逆加成断裂聚合(RAFT)和氮氧调控的自由基聚合(NMP)。通过新型的活性自由基聚合方法,能使合成的聚丙烯酸类树脂的分子链趋向于单一均匀状态,分子量分布窄,而且能较好地控制分子量的大小及链增长的规律。Matyjaszewski等通过改良的ATRP聚合过程,采用单质铜作为还原剂,烷基二硫代酯作为引发剂/链转移剂,微量的CuBr作为催化剂,合成得到了超高分子量的聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯;Rizzardo等通过RAFT方法合成嵌段聚合物,通过以质子化的RAFT试剂调控甲基丙烯酸甲酯(MMA)的自由基聚合,得到端基为RAFT试剂结构的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),然后直接加入有机碱使RAFT试剂去质子化,再加入乙酸乙烯酯继续聚合,得到甲基丙烯酸甲酯和乙酸乙烯酯的嵌段共聚物3-MMA-VAc。辛秀兰等采用顺丁烯二酸酐和多元醇经过开环半酯化反应,制备了以多元醇为核的水溶性超支化聚酯型单体,并且将其作为反应单体与聚丙烯酸类单体在乳化剂作用下制备了纳米级的超支化聚丙烯酸乳液,对其进行分析检测后发现超支化的聚丙烯酸乳液具备较低黏度和优异的稳定性,而且胶膜平滑完整,有较好的应用前景。在改性方面,KromA等将双丙酮丙烯酰胺与丙烯酸类单体共聚制得了室温交联的水性聚丙烯酸乳液,研究发现采用该乳液制备的水性油墨具有优异的耐水性;TsutsumiT等将含可聚合双键的硅烷大单体与聚丙烯酸类单体共聚,制备了含有疏水基的水性聚丙烯酸乳液,通过检测分析发现,乳液对颜料具有很好的润湿分散性,制得的油墨具备优异的耐湿摩擦性、耐候性和光泽度;谢顶杉等采用种子乳液聚合法制得环氧-丙烯酸酯复合乳液,并且采用以钛白粉为颜料、水性树脂为分散树脂的色浆配制了凹版水性油墨,经过检测分析,发现配制的水性油墨的复合牢度为1.12N,耐水性为5级;邱俊英等以氟醇和乙烯基硅氧烷为原料,合成了氟硅单体,然后分别采用间歇乳液聚合法和核壳乳液聚合法,将氟硅单体与MMA、丙烯酸丁酯(BA)进行共聚,制备了含有氟硅的丙烯酸酯共聚物乳液,并且将该乳液用于制备水性油墨,经过检测分析发现水性油墨的综合性能得到了明显改善。3聚氨酯在油墨印刷方面的应用聚氨酯(PU)最早由德国研发,初时用于制造泡沫塑料与黏合剂。涂料工业在20世纪60年代使用聚氨酯醇酸树脂等制造油漆。油墨工业中聚氨酯树脂的应用主要在近20年内,目前已有聚氨酯快干油墨等投入市场。由于聚氨酯具有极好的耐磨性、耐擦伤性、黏结性能、良好的低温性能、高光泽和保光性,脂肪族聚氨酯还具有耐紫外光性能,并且应用范围具有较广泛的可调性,可以满足各种不同要求,成为油墨行业最重要的树脂材料之一。采用其作为连结料的油墨,在网版印刷、复合薄膜印刷方面都占有举足轻重的地位。更加值得关注的是水性聚氨酯乳液具有无毒、不燃、无污染等优点,因而成为了一种具有巨大发展潜力的水性油墨用连结料树脂。3.1水性聚氨酯乳液的合成水性聚氨酯乳液主要由二异氰酸酯和低聚物多元醇反应,并经过亲水性扩链剂扩链而合成水性聚氨酯预聚体,然后通过水乳化扩链而成。所以,国内外众多专家学者有关水性聚氨酯的合成研究主要集中在低聚物多元醇与亲水性扩链剂的种类及含量对乳液体系的性能影响上。低聚物多元醇化合物(分为聚酯多元醇和聚醚多元醇两类)在聚氨酯乳液的合成中所占的质量分数最大,合成配方中其他组分的加入量都可用它作为基准。所以,大分子多元醇化合物的选择及用量对聚氨酯乳液的合成及产品性能影响很大。而亲水性扩链剂(主要为二羟甲基丙酸)的含量及基团位置等对水性聚氨酯乳液的粒径、黏度及透明度等重要性能都有决定性影响。现在很多国外科学研究者对水性聚氨酯乳液合成的研究重点主要集中在通过混合多元醇或对常见低聚物多元醇进行链段修饰,以合成具备特殊性能或者能大幅提高自身应用性能的水性聚氨酯。Varela等通过对低聚物多元醇进行特殊处理得到了一种多羟基低聚物多元醇,如图1所示,将其用于聚氨酯的合成,制备的线型聚氨酯具有有规立构分子链和一定的光学活性,可以结晶而且其熔温度高达230℃,还具备较好的耐高温性能。Tan和Fu等成功开发出一种新型低聚物多元醇(PCL-hyd-PEG-Hyd-PCL),其结构如图2所示,将其用于聚氨酯的合成,制备的聚氨酯具有pH值敏感性,并且其性能达到了生物医用水平,可用于生物体内细胞的药物传输。另外一些研究者通过对废弃塑料进行处理,并与低聚物多元醇反应生成新的低聚物多元醇,用于合成水性聚氨酯,既能减少废弃塑料造成的环境污染,也可降低原料成本。Cakic等对废弃PET链段进行处理;Zhu等将聚苯乙烯(PS)链段处理后,都分别与PEG链段相连接制备新型低聚物多元醇,并用其制备了性能优异的水性聚氨酯,均被证明可用作建筑、塑料等方面的胶黏剂。Kim等将水性聚氨酯乳液的阴离子基团-COOH悬挂在聚氨酯分子链的不同位置来研究乳胶粒子的粒径、乳液黏度以及干燥膜的耐水性变化,发现通过将离子基团链接到软段的末端并且离子基团含量为2%时(样品T2-650-45),水性聚氨酯乳液具有较高的抗水性和高固含量(45%),抗水性如图3所示。Athawale等使用ATBS(2-acrylamido2methylpropanesulfonicacid)代替了传统的二羟甲基丙酸(DM-PA)作为亲水性扩链剂,成功合成了水性聚氨酯乳液,并对其结构性能进行了分析,发现使用ATBS合成的水性聚氨酯乳液相比于DMPA合成的乳液具有更高的耐热性、机械性能和耐化学腐蚀性,而且ATBS用于合成水性聚氨酯乳液更有利于研究人员对乳液性能的设计,进而将其应用于一些特殊领域。Aruna和Kumar先合成了异氰酸酯基团封端的水性聚氨酯预聚体,然后使用二酰肼作为小分子扩链剂合成水性聚氨酯乳液,合成产物具有优异的黏结性能。Fang等将水性聚氨酯乳液应用于水性油墨的配制,发现制备的水性油墨具备良好的性能,并分析研究水性聚氨酯合成原料的配比对水性聚氨酯性能的影响,从水性油墨的应用角度出发,调节水性聚氨酯合成配量比,制备了具有很弱结晶性能的纳米分散颗粒水性聚氨酯乳液,在固含量及黏度以及生产成本上均能满足水性油墨的要求。安徽大学王武生等[27,28,29,30,31,32]经过长期对水性聚氨酯的研究,对水性聚氨酯的合成技术、颗粒分散机理以及干燥机理给出了较为全面的介绍,由其主导研发的水性聚氨酯产品已经工业化生产,制备的水性聚氨酯主要应用于皮革胶黏剂方面,在研究水性聚氨酯的结构和性能之间的关系上也做出了重大贡献。胡津昕、孙多先等以含羧基聚己内酯、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、N-甲基吡咯烷酮及共溶剂为原料合成水性聚氨酯乳液,对聚氨酯溶液在加水过程中电导率及黏度的变化进行测量,研究了水性聚氨酯在乳化过程中的相反转机理,揭示了水性聚氨酯预聚体乳化扩链过程的反应机理,为合成性能优异的水性聚氨酯乳液提供了理论参考。3.2水性聚氨酯乳液的改性水性聚氨酯乳液继承了溶剂型聚氨酯的很多优异性能,如软硬可调、较强的耐磨性、优良的附着力、较好的耐油、耐酸碱性等物化性能,但是直接通过传统的二异氰酸酯与低聚物多元醇合成的水性聚氨酯乳液仍然存在固含量低、稳定性差、自增稠性差、乳胶膜的光泽度不足、耐水性不够理想等问题。因而国内外研究人员开展了大量实验对聚氨酯进行改性,希望在保留水性聚氨酯上述优点的同时,又能最大限度地克服水性聚氨酯的各种缺点。目前,水性聚氨酯最常见的三大改性方法是环氧树脂改性、纳米材料改性和丙烯酸改性。3.2.1环氧树脂的阻燃环氧树脂具有高模量、高强度、良好的耐化学性和热稳定性等优点,且易于与水性聚氨酯发生反应,进而提高水性聚氨酯的耐水、耐溶剂、耐热蠕变等性能及拉伸强度等。环氧树脂的结构特点是在其分子链上含有活泼的环氧基团,通常还具备可与异氰酸酯反应的伸羟基,从而实现环氧树脂对水性聚氨酯的改性。另外也可使用带有羧基等酸性基团的树脂使环氧基开环,再与水性聚氨酯中的异氰酸酯基团发生反应,达到改性的目的。夏正斌等通过环氧基团与异氰酸酯基团之间的反应,在聚氨酯预聚体中引入了质量分数为4%的环氧树脂E-20,同时通过聚氨酯分子链上的异氰酸酯基团与二元丙烯酸酯(PEDA)及季戊四醇三丙烯酸酯(PE-TA)的羟基之间的反应引入碳碳双键,经检测分析发现涂膜的交联度非常高,不溶于丙酮,且涂膜具备优异的力学和化学性能;同时发现水性聚氨酯的结晶性能随环氧树脂用量的不同而不同,通过XRD图谱中尖锐峰型的对比和DSC曲线上胶膜熔融峰和结晶峰的不同强度,分析得出:加入环氧树脂能够降低聚氨酯涂膜的结晶性能。朱黎澜等采用甲苯二异氰酸酯、聚醚二元醇和环氧树脂E-128等为主要原料,制备了环氧改性的水性聚氨酯乳液,主要研究了异氰酸酯基团与羟基的比值、小分子扩链剂、亲水扩链剂及环氧树脂的加入量对乳液的基本性能(如黏度、粒径、稳定性等)的影响,发现当环氧树脂添加量为6%～7%时,乳液的外观及稳定性最好,而且涂膜的耐水性能优异,可作为一种性能优异的涂料用水性聚氨酯树脂。邓朝霞等同样以甲苯二异氰酸酯、聚醚二元醇和环氧树脂为主要原料,合成了环氧-聚氨酯复合乳液,并主要讨论环氧树脂对水性聚氨酯乳液及其涂膜性能的影响。经过检测分析发现,复合乳液的外观和稳定性随着环氧树脂的增加而变差,但其他基本性能提高,并得出适宜的环氧树脂添加量为4%～8%。殷锦捷等则采用共混法,以环氧树脂E-44对水性聚氨酯进行改性,再添加三聚氰胺、季戊四醇作为阻燃剂制备了一种功能性的阻燃涂料,并且测试了该涂料的附着力、耐水性、吸水率、阻燃性及热失重等,测试结果表明改性后的涂膜附着力达到1级,耐水时间为240h,阻燃时间可达10min以上,说明通过引入环氧树脂后,其各项基本性能指标明显提高。科研工作者还研究了特殊类型的聚氨酯经过环氧树脂改性后基本性能的变化规律,通过改变环氧树脂的用量,检测分析确定环氧树脂改性聚氨酯的最佳添加量,以实现综合,性能的最佳化。3.2.2聚氨酯对胶黏剂溶液黏结强度的影响聚丙烯酸树脂具有良好的耐水性、光稳定性、耐候性及优异的物理机械性能。因此聚氨酯和聚丙烯酸酯在性能上有一定的互补作用,通过共聚法利用聚丙烯酸树脂对水性聚氨酯进行改性,合成的聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)复合乳液能克服各自的缺点,发挥各自的优势,使乳液及胶膜的性能得到明显的改善。通过两者有机结合使材料的综合性能得到显著提高,促进了水性油墨的发展。在聚氨酯-聚丙烯酸酯的研究领域,通过两种聚合物共聚或特殊处理以实现核壳共聚结构或者互穿网络结构(IPN),从而使复合材料具备最佳性能是当今研究的热点。国内外学者对此展开了大量研究。El-Aasser等、Keddie等均通过微乳液聚合过程制备了聚氨酯-聚丙烯酸酯分散液,其中的复合树脂分散颗粒达到纳米级,研究发现将聚氨酯加入到聚丙烯酸酯的水溶液中黏结强度大幅增加,,与此同时,复合树脂的黏性反而降低,如图4所示,其性能变化更加符合胶黏剂的应用需求。Zhou和Wang等采用半连续乳化共聚合法,通过严格控制聚氨酯与聚丙烯酸酯单体的分量比,使用聚氨酯作为种子与聚丙烯酸酯单体发生聚合反应,生成具备核壳结构的聚氨酯-聚丙烯酸酯复合树脂乳液(核売结构如图5),并且将制备的乳液与颜料混合制备出水性油墨,经过检测分析表明该产品可作为数码喷墨印刷用水性油墨连结料。刘俊峰等、卫晓利等分别采用不同原料同时通过核壳共聚法成功制备了具有核壳结构的聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液,透射电镜照片表明,该乳液具有如图5所示的核壳结构。刘俊峰等指出,当聚丙烯酸类单体——甲基丙烯酸甲酯用量和合成聚氨酯的低聚物多元醇的含量同时增加时,可以有效改善复合乳液涂膜的硬度及耐水性。卫晓利等通过红外光谱、透射电镜对水性聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)乳液粒子的结构进行观察,探讨了DMPA用量、聚氨酯预聚体R值、聚氨酯链段与聚丙烯酸酯(PA)链段质量比等因素对乳液外观、黏度、稳定性等性能的影响,发现当DMPA用量为6份,R值为2.5,PU链段与PA链段质量比为70:30时,所得WPUA表观性能较为优异。徐磊等以聚氨酯与聚丙烯酸酯为原料,通过本体聚合法制备出不同于核壳结构的另一种复合结构——互穿网络结构(IPN),如图6所示,许用动态力学性能分析法研究了体系组成、交联密度、无机填充物纳米SiO2用量以及长侧基单体甲基丙烯酸十八酯用量、内接枝剂甲基丙烯酸羟乙酯用量对互穿网络体系阻尼性能的影响,通过透射电镜观察其相态,发现运用内接枝剂是改善体系阻尼性能的一种高效手段,为合成IPN结构和增强复合树脂的阻尼性能提供了研究借鉴。另外一些学者对聚丙烯酸酯单体与聚氨酯交叉改性进行了很多研究要通过接枝共聚法制备聚丙烯酸酯-水性聚氨酯复合乳液,并主要研究了复合乳液的存储稳定性及胶膜性能,发现复合乳液的稳定性大幅提高,能长期存储而不发生黄变现象,而且胶膜的耐水性明显提高,并各自提出了适宜的聚氨酯与聚丙烯酸酯单体的配量比。目前,水性聚氨酯与聚丙烯酸酯类单体相互改性仍然是新型水性油墨连结料树脂的研究重点方向,尤其对于聚氨酯工业而言,因为聚丙烯酸酯的性能与水性聚氨酯的性能互补,而且核壳结构和IPN结构将是未来复合树脂的研究重点所在。3.2.3聚合物纳米复合材料的制备方法纳米科技已经成为世界高新技术战略竞争的前沿,是未来新技术发展的重要源泉。使用无机或有机纳米材料对聚合物树脂进行改性已成为增强聚合物性能的主流研究方向,因为纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、光学效应、量子尺寸效应、宏观量子尺寸效应等特殊性质,可使材料获得新功能,如可增强材料的刚性和强度,提高抗污性和耐候性,增加涂层附着力、光泽度、耐划伤性和耐擦洗性等,甚至有特殊的纳米材料能赋予涂层防辐射性能,纳米材料的上述性能正好能解决水性聚氨酯或聚丙烯酸酯作为水性油墨连结料所存在的耐水性差、光泽度不够、固含量低等关键问题。聚合物基体引入纳米材料主要有两种方式:物理分散和化学分散。其中物理分散主要有机械分散法、超声波分散法和高能处理法;而化学分散则是通过改变纳米粒子表面性质,使微粒与聚合物介质、微粒与微粒间的相互作用发生变化,增强微粒间的排斥力,产生持久抑制絮凝团聚的作用。其作用机理是利用双电层静电稳定作用和空间位阻稳定作用提高分散效果。物理分散法为传统的纳米材料分散方法,因其简单易于操作而被广泛采用,但是无机或有机纳米粒子经过物理分散法分散于聚合物中,经过一段时间后纳米颗粒之间容易产生自发聚集的现象,表现出强烈的团聚特性而聚集成粒径较大的团聚体,在聚合物中常常导致分层、沉淀等现象,导致材料性能劣化。因此,纳米材料在聚合物载体中的分散问题是制备稳定的复合材料的关键。化学分散法主要有偶联剂法、酯化反应法和分散剂分散法。目前用于聚合物改性的新型纳米材料有碳纳米管、石墨烯以及新型多面齐聚的倍半硅氧烷(POSS),国内外最为前沿的研究莫过于对纳米颗粒表面进行修饰,将纳米材料表面接上活性官能团,然后通过接枝共聚反应将纳米材料与聚合物分子链通过共价键链接,从而克服纳米材料的分散性问题。Otaigbe等采用均相溶液聚合法将POSS-NH2与二异氰酸酯反应,通过POSS表面携带的氨基与异氰酸酯基反应,将POSS结构引入到聚合物分子链中,然后添加低聚物多元醇、亲水性扩链剂以及小分子扩链剂等合成POSS-水性聚氨酯-聚脲复合乳液。结果表明,当OSS引入量为总质量的10%时,聚氨酯-聚脲胶膜的黏弹性有大幅改变,其融熔黏度和零剪切黏度都增大,并且POSS的引入促进了聚氨酯软硬段之间的相容性,如图7所示,扩大了聚氨酯的应用范围。Macosko等通过溶剂混溶、原位聚合以及融熔混合三种方法分別将石墨烯与聚氨酯进行混合反应,发现通过原位聚合法获得的石墨烯-聚氨复合材料具备更加优异的性能,而且溶剂混溶法存在环保性差的问题,而融熔混合法因为受温度因素影响大,存在混溶不均匀的问题,三种方法的混溶微观模拟图如图8所示。近来,我国在用POSS、石墨烯等新型纳米材料改性增强聚合物基体性能的研究方面也已经展开,并取得了相应成果。张其荣等采用化学改性方法制备了一种POSS摻杂改性的水性聚氨酯分散体乳液,并采用投射电镜等多种测试手段对POSS掺杂聚氨酯分散体及其涂膜的微观结构、热、光和力学等性能进行表征和研究。结果表明,该乳液具有良好的室温存储稳定性,POSS与水性聚氨酯分散体具有良好的相容性和协同增强效应。POSS的掺杂改性不仅能够提高水性聚氨酯涂膜的耐热性能、硬度和耐水性,同时还使该掺杂聚氨酯涂膜具有优异的抗紫外光能力。王文平等以甲苯-2,4二异氰酸酯与聚乙二醇4000、羟基POSS等为原料合成了POSS改性的聚氨酯,通过红外光谱、核磁共振和热重分析等检测技术分析发现,当POSS的引入量为10%时,POSS-聚氨酯的玻璃化转变温度(Tg)提高了近5℃,融熔温度提高了近10℃,分解温度提高了35℃,拉伸强度和断裂伸长率增加了近1倍,即POSS的引入能显著有效地增强聚合物的热稳定性和机械强度。王全杰等采用改进的Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨,通过超声剥离得到氧化石墨烯,借助现代检测方法对样品形貌、结构及热稳定性进行了分析,并通过溶液共混法制