IPDI型水性聚氨酯的固含提高和表面能降低.pdf

1、水性聚氨酯因?yàn)榫哂协h(huán)境友好性，無(wú)毒無(wú)污染，并且不易燃等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域和日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。在水性聚氨酯的制備過(guò)程中，水替代有機(jī)溶劑作為分散劑，因而大大減少了揮發(fā)性物質(zhì)的排放。但也正是因?yàn)樗拇嬖?，給水性聚氨酯帶來(lái)了兩個(gè)先天性的問(wèn)題。
　　 首先因?yàn)樗隗w系中的大量存在，相同固含量下水性聚氨酯中的水比溶劑型聚氨酯的溶劑揮發(fā)慢，干燥時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)于快節(jié)奏的現(xiàn)代生產(chǎn)線的生產(chǎn)要求，這是一個(gè)缺憾。為解決此問(wèn)題，提高水性聚氨酯乳液的固

2、含量是一個(gè)有效途徑。固含提高不僅會(huì)減少成膜和干燥的時(shí)間，使得水性聚氨酯乳液的應(yīng)用更有效率，還可以降低單位能耗，有助于提高運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。因此，高固含量的水性聚氨酯的產(chǎn)品是水性聚氨酯乳液的發(fā)展方向之一。但是，在之前的研究中，水性聚氨酯乳液的固含量一般在20％-35％的范圍內(nèi)，并且很少有文獻(xiàn)公開(kāi)報(bào)導(dǎo)高固含水性聚氨酯乳液的合成。
　　 第二，為了得到水性聚氨酯乳液，必須引入親水基團(tuán)。但是親水基團(tuán)的引入，使其所形成的膜具有較高的

3、表面自由能,在提高親水性的同時(shí)降低了膜的耐水性和拒油性能。
　　 本文以異氟爾酮二異氰酸酯（IPDI）、聚四氫呋喃醚二醇（PTMG）、聚己內(nèi)酯二醇（PCLD）、2,2?二羥甲基丙酸（DMPA）以及1,4?丁二醇（BDO）等為主要原料，經(jīng)自乳化法分別合成出IPDI 型陰離子水性聚氨酯PTMG-PU、PCLD-PU。
　　 Fourier 變換紅外光譜測(cè)試證實(shí)了二者結(jié)構(gòu)上的差別。通過(guò)系統(tǒng)研究合成制備工藝過(guò)程中多種因素對(duì)乳液粘

4、度及膠粒粒徑的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)控制合成過(guò)程中中和度為90-100％、[NCO]/[OH]比為1.13-1.20、DMPA 含量為2.5-9.0％以及乳化時(shí)葉片轉(zhuǎn)速為1500-2000 r/min、加水速度為100-200 ml/min（體系總體積200ml）時(shí)，可制得乳液粘度和膠粒粒徑適中且固含量可達(dá)40％以上穩(wěn)定的IPDI 型聚氨酯乳液。
　　 為了提高水性聚氨酯乳膠膜的表面性能，又以二乙醇胺與丙烯酸十二氟庚酯為原料合成出一種新的

5、含氟二元醇3-(N，N-二羥乙基)丙酸十二氟庚酯(DEFA)。以IPDI、PTMG、DMPA以及BDO等為主要原料，并將DEFA作為擴(kuò)鏈劑，經(jīng)自乳化法合成制備出含氟長(zhǎng)支鏈聚氨酯IPDI-DEFA-PU乳液。1H NMR和Fourier變換紅外光譜測(cè)試分析分別證實(shí)了DEFA和IPDI-DEFA-PU的結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著氟含量從0增加到15.1％，IPDI-DEFA-PU乳膠粒子粒徑從102 nm增加到260 nm，乳膠膜表面張力由42.9