水性聚氨酯涂層劑的合成及性能研究.pdf

1、水性聚氨酯是一種聚氨酯粒子分散于水中的二元膠體體系，分子鏈中含有親水性基團(tuán)，因此與水具有很強(qiáng)的親和性。它不僅具有溶劑型聚氨酯耐低溫、柔韌性好、粘接強(qiáng)度大的優(yōu)良性能，還具有無(wú)毒、不燃、氣味小、不污染環(huán)境、安全、加工方便、成膜透氣性好等優(yōu)點(diǎn)。由于近年來(lái)有機(jī)溶劑價(jià)格高漲及環(huán)保部門(mén)對(duì)有機(jī)溶劑的使用和廢物排放的嚴(yán)格限制，使水性聚氨酯取代溶劑型聚氨酯成為一個(gè)重要的發(fā)展方向。
　　 近十年來(lái)，國(guó)內(nèi)水性聚氨酯研究多采用芳香族異氰酸酯為原料，其耐

2、候性差，容易黃變，不能滿足市場(chǎng)的特殊要求。隨著人們生活水平的提高，對(duì)環(huán)保、健康及高性能產(chǎn)品的需求日益迫切，綠色化學(xué)品逐漸成為未來(lái)發(fā)展的主流，因而由更加環(huán)保的脂肪族異氰酸酯生產(chǎn)的水性聚氨酯產(chǎn)品，將成為順應(yīng)這一潮流的主要發(fā)展方向之一。
　　 本課題選用脂肪族六亞甲基二異氰酸酯(簡(jiǎn)稱HDI)、聚己二酸丁二醇酯二元醇(簡(jiǎn)稱PBA)、二羥甲基丙酸(簡(jiǎn)稱DMPA)和小分子二元醇等為主要原料，采用陰離子自乳化法，合成了一系列穩(wěn)定的聚酯型水性聚

3、氨酯乳液，然后與市售交聯(lián)劑交聯(lián)成膜，并在純棉織物上進(jìn)行涂層。
　　 通過(guò)研究親水基團(tuán)的含量、NCO/OH摩爾比值、軟段分子量以及擴(kuò)鏈劑種類(lèi)等對(duì)水性聚氨酯乳液性能、膜的力學(xué)性能、膜的熱力學(xué)性能以及涂層織物白度、防水透濕性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著DMPA用量的增加，乳液粒子尺寸減小，乳液的粘度上升，乳液的機(jī)械穩(wěn)定性提高；涂膜的吸水率增大，耐水性下降，膠膜的拉伸強(qiáng)度變化有增大趨勢(shì)，但不明顯；玻璃化溫度降低、熔點(diǎn)升高，微相分離程度加大；

4、耐熱穩(wěn)定變化不顯著。隨著初始NCO/OH摩爾比值的增大，乳液粒子尺寸增大，乳液粘度下降，乳液穩(wěn)定性降低；涂膜吸水率降低，但降低效果不顯著；膠膜的拉升強(qiáng)度先增加后降低；玻璃化溫度增加，微相分離程度降低；耐熱穩(wěn)定性明顯降低。隨著多元醇PBA分子量的增大，乳液外觀由半透明到乳白色，粘度逐漸減小，穩(wěn)定性下降；膠膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率都增加；玻璃化溫度降低、熔點(diǎn)升高，微相分離程度加大；耐熱穩(wěn)定性提高。不同擴(kuò)鏈劑對(duì)水性聚氨酯乳液的性能有所影響，比

5、較顯著表現(xiàn)在膠膜的力學(xué)性能上，EDA擴(kuò)鏈后的聚氨酯回彈性較好、BPA擴(kuò)鏈后的聚氨酯強(qiáng)度高，BDO的介于二者之間。
　　 在棉織物涂層整理中，焙烘溫度和時(shí)間工藝因素對(duì)PU高聚物與棉纖維交聯(lián)度及膜在表面形成有著重要影響。溫度低、時(shí)間短，耐水壓值低；溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，白度下降明顯，在140℃下交聯(lián)1～2min有較好的綜合性能。涂層量增加，涂層織物的白度略有降低；透濕性降低幅度較大；耐水壓升高；聚氨酯軟段分子質(zhì)量增加有利于耐靜水壓的提高，