一種H12MDI水性聚氨酯的制備和性能分析.pdf

1、水性聚氨酯(WPU)以水為溶劑,與溶劑型聚氨酯相比具有無(wú)毒、不燃、環(huán)保等特點(diǎn),另水性聚氨酯在價(jià)格、成本上也具有優(yōu)勢(shì),故從生態(tài)與環(huán)保上,人們將更傾向于水性聚氨酯的發(fā)展與應(yīng)用。但WPU在性能上,在仿真皮特征上仍存在眾多的缺陷,不及溶劑型聚氨酯。國(guó)內(nèi)合成革制品仍集中在溶劑型聚氨酯的生產(chǎn)。由于水性聚氨酯皮革在國(guó)內(nèi)的研究剛剛起步,應(yīng)用主要集中在皮革涂飾劑和皮革膠粘劑方面,故WPU的研究,尤其在水性聚氨酯的制備及性能上的提高,是WPU實(shí)用化和替代溶

2、劑型PU的基礎(chǔ)。
　　本文針對(duì)此問(wèn)題,進(jìn)行一種環(huán)境友好型水性聚氨酯的制備以及其成膜性能的研究。
　　首先選用了二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(H12MDI)和聚四氫呋喃(PTMG)為主要的原料,以1,4-丁二醇(BDO)為小分子擴(kuò)鏈劑,二羥甲基丁酸(DMBA)為親水性擴(kuò)鏈劑,并在一定的實(shí)驗(yàn)條件下,制得了水性聚氨酯乳液。二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(H12MDI)是脂肪族二異氰酸酯,與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)相比具有不含苯環(huán)、毒性小不

3、變黃等特點(diǎn),透氣率增加15％,透濕率提高了17-25%,斷裂強(qiáng)度增加了31.26%,斷裂伸長(zhǎng)增加了20.4%。二羥甲基丁酸(DMBA)與通常使用的二羥甲基丙酸(DMPA)相比,DMBA改善了膠膜的透濕性和力學(xué)性能,吸水率提高了25%-38%,而且,DMBA的溶解溫度較低,加熱易溶解,在有機(jī)溶劑中的溶解度也比DMPA要好,大大減少和避免了有機(jī)溶劑的使用。
　　其次,在優(yōu)化條件下進(jìn)行了涂膜制備,制得了水性聚氨酯膠膜和水性聚氨酯涂層布,

4、膠膜和涂層布的實(shí)驗(yàn)條件包括:硬鏈段含量,DMBA含量,厚度和烘燥溫度等。通過(guò)對(duì)形成膠膜和涂層布的對(duì)比分析,當(dāng)硬鏈段含量為25.27%,DMBA含量為7%時(shí),得到膠膜和涂層布的性能比較優(yōu)良。
　　最后,對(duì)所得WPU乳液,WPU膠膜和WPU涂層布進(jìn)行了相關(guān)性能的測(cè)量和分析,結(jié)果表明:(1)對(duì)WPU乳液的外觀和穩(wěn)定性測(cè)量結(jié)果表明:H12MDI水性聚氨酯有良好的乳液穩(wěn)定性,預(yù)聚反應(yīng)和擴(kuò)鏈反應(yīng)溫度都在80℃左右時(shí),反應(yīng)得到的WPU乳液的外觀

5、和穩(wěn)定性最佳。(2)對(duì)WPU膠膜的表征和表面形態(tài)研究表明:隨著硬鏈段含量的增加紅外光譜上CO和NH吸收峰向靠近坐標(biāo)軸方向移動(dòng),峰值下降。結(jié)晶熔融溫度由66.9℃降低到56.08℃。表面孔洞少而深,形狀變規(guī)則,邊緣變鋒鋒利表面顆粒增多。(3)對(duì)WPU膠膜和涂層布的通透性,透濕吸水性和力學(xué)性能測(cè)量分析表明:硬鏈段含量從25.27%上升到51.25%時(shí),膠膜的透氣率增加了36.63%,透濕量下降了46.8%,接觸角增大,涂層布的斷裂強(qiáng)度增加6

6、6.97%,斷裂伸長(zhǎng)減小了47.7%。DMBA含量從5%升高到8%,膠膜透氣率下降了64.62%,涂層布透氣率下降65.03%。膠膜透濕量增加了將近2倍,吸水率增加了190.2%,接觸角變小,斷裂強(qiáng)力增加29.3%,斷裂伸長(zhǎng)下降了60.2%。膠膜厚度和烘燥溫度也會(huì)對(duì)WPU的透氣性和防水透濕性能產(chǎn)生一定影響。(4)對(duì)WPU膠膜和涂層布性能對(duì)比結(jié)果表明:涂層布的孔洞在0.5-1.5um之間,膠膜微孔在1-2um之間。涂層布的透氣性比膠膜好,