水性聚氨酯防水透濕涂層劑的合成與性能研究.pdf

1、水性聚氨酯(WPU)是由柔性軟段和剛性硬段交替連接而成的嵌段共聚物，其性能主要取決于分子鏈中軟硬段單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)、組成、相對(duì)含量、鏈段的長(zhǎng)度、鏈段的分布和交聯(lián)程度等，可通過(guò)調(diào)節(jié)水性聚氨酯軟硬段結(jié)構(gòu)及比例，根據(jù)需要設(shè)計(jì)出性能各異的產(chǎn)品。本文主要考察分析了水性聚氨酯的主要性能與其化學(xué)組成間的關(guān)系，通過(guò)在紡織物上進(jìn)行涂層應(yīng)用，探索水性聚氨酯結(jié)構(gòu)與其防水透濕性能之間的關(guān)系，為高透濕防水水性聚氨酯整理劑的制備與開(kāi)發(fā)利用提供一定基礎(chǔ)。
　　本

2、文采用聚乙二醇(PEG)、聚四氫呋喃二醇(PTMG)、聚丙二醇(PPG)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)、聚己內(nèi)酯二醇(PCL)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、二羥甲基丁酸(DMBA)、一縮二乙二醇(DEG)、三乙胺(TEA)、乙二胺(EDA)通過(guò)預(yù)聚體法合成了一系列水性聚氨酯。通過(guò)對(duì)合成工藝的研究，確定了最佳預(yù)聚反應(yīng)溫度和時(shí)間。研究了不同R值、軟段結(jié)構(gòu)、PEG分子量、PEG含量和DMBA含量對(duì)水性聚氨酯乳液外觀與穩(wěn)定性、粘度、粒徑、

3、薄膜的吸水率和與水接觸角、力學(xué)性能、熱學(xué)性能以及涂層織物防水透濕性能的影響，并采用紅外光譜(FT-IR)、差示掃描量熱儀(DSC)、臺(tái)式掃描電鏡(SEM)對(duì)合成產(chǎn)物及薄膜和涂層織物性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:隨著R值的增大，WPU乳液外觀由半透明透藍(lán)光到略白透藍(lán)光、穩(wěn)定性幾乎不變、粘度和粒徑增大、薄膜吸水率上升、與水接觸角下降、拉伸強(qiáng)度增加、斷裂伸長(zhǎng)率降低、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低、涂層織物的透濕量增加、耐水壓下降;軟段結(jié)構(gòu)對(duì)WPU乳液外觀及穩(wěn)

4、定性影響不大，PTMG/PEG-WPU、PPG/PEG-WPU乳液粘度、粒徑、薄膜吸水率、斷裂伸長(zhǎng)率大于PCL/PEG-WPU、PBA/PEG-WPU，而與水接觸角、拉伸強(qiáng)度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度則相反，涂層織物透濕量的大小順序?yàn)?PTMG/PEG-WPU＞PPG/PEG-WPU＞PCL/PEG-WPU＞PBA/PEG-WPU，耐水壓則相反;隨著PEG分子量的增加，乳液外觀由微乳白透藍(lán)光到略白透藍(lán)光、穩(wěn)定性幾乎不變，粘度和粒徑增大、薄膜吸水率

5、上升、與水接觸角下降、拉伸強(qiáng)度增加、斷裂伸長(zhǎng)率上升、玻璃化溫度降低、涂層織物透濕量大小順序?yàn)镻TMG/PEG-WPU＞PPG/PEG-WPU＞PCL/PEG-WPU＞PBA/PEG-WPU、耐水壓則相反;隨著PEG分子量的增加，WPU乳液外觀由微乳白透藍(lán)光到略白透藍(lán)光、穩(wěn)定性幾乎不變、粘度和粒徑增大、吸水率上升、與水接觸角下降、拉伸強(qiáng)度增加、斷裂伸長(zhǎng)率上升，玻璃化溫度降低，涂層織物透濕量大小順序?yàn)镻EG2000/PTMG-WPU＞PEG

6、1000/PTMG-WPU＞PEG3000/PTMG-WPU，耐水壓則相反。隨著PEG含量的增加，乳液外觀由微乳白透藍(lán)光到略白透藍(lán)光至半透明無(wú)藍(lán)光、穩(wěn)定性增加、粘度增大、粒徑先增大后急劇降低、吸水率上升、與水接觸角下降、拉伸強(qiáng)度下降、斷裂伸長(zhǎng)率降低、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低、涂層織物的透濕量增加、耐水壓下降;隨著DMBA含量的增加，WPU乳液外觀由石灰白至半透明透藍(lán)光、穩(wěn)定性提高、粘度增大、粒徑減小、薄膜吸水率上升、與水接觸角下降、拉伸強(qiáng)度增

7、加、斷裂伸長(zhǎng)率降低、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低、涂層織物的透濕量增加、耐水壓在其含量為3 wt％時(shí)達(dá)到最大。
　　當(dāng)采用R值為2，軟段結(jié)構(gòu)為PEG/PTMG，PEG分子量為2000，PEG含量為60 wt％，DMBA含量為3wt％，控制擴(kuò)鏈程度為60％時(shí)制備的水性聚氨酯，配成織物涂層劑后采用干法整理到織物表面，控制涂層厚度為0.4 mm時(shí)，水性聚氨酯涂層織物透濕量達(dá)到5079.20 g/m2·24 h，耐水壓為41.36 kPa，具有最佳