水性聚氨酯在乳液中的粒径分布
水性聚氨酯的分类
水性聚氨酯的分类由于聚氨酯原料和配方的多样性，水性聚氨酯开发40年左右的时间，人们已研究出许多种制备方法和制备配方。
水性聚氨酯品种繁多，可以按多种方法分类。
1．以外观分水性聚氨酯可分为聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液。
实际应用最多的是聚氨酯乳液及分散液，本书中统称为水性聚氨酯或聚氨酯乳液，其外观分类如表5所示。
表5 水性聚氨酯形态分类2.按使用形式分水性聚氨酯胶粘剂按使用形式可分为单组分及双组分两类。
可直接使用，或无需交联剂即可得到所需使用性能的水性聚氨酯称为单组分水性聚氨酯胶粘剂。
若单独使用不能获得所需的性能，必须添加交联剂；或者一般单组分水性聚氨酯添加交联剂后能提高粘接性能，在这些情况中，水性聚氨酯主剂和交联剂二者就组成双组分体系。
3．以亲水性基团的性质分根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基团，即是否属离子键聚合物(离聚物)，水性聚氨酯可分为阴离子型、阳离子型、非离子型。
含阴、阳离子的水性聚氨酯又称为离聚物型水性聚氨酯。
(1)阴离子型水性聚氨酯又可细分为磺酸型、羧酸型，以侧链含离子基团的居多。
大多数水性聚氨酯以含羧基扩链剂或含磺酸盐扩链剂引人羧基离子及磺酸离子。
(2)阳离子型水性聚氨酯一般是指主链或侧链上含有铵离子(一般为季铵离子)或锍离子的水性聚氨酯，绝大多数情况是季铵阳离子。
而主链含铵离子的水性聚氨酯的制备一般以采用含叔胺基团扩链剂为主，叔胺以及仲胺经酸或烷基化试剂的作用，形成亲水的铵离子。
还可通过含氨基的聚氨酯与环氧氯丙烷及酸反应而形成铵离子。
(3)非离子型水性聚氨酯，即分子中不含离子基团的水性聚氨酯。
非离子型水性聚氨酯的制备方法有：①普通聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液在乳化剂存在下进行高剪切力强制乳化；②制成分子中含有非离子型亲水性链段或亲水性基团，亲水性链段一般是中低分子量聚氧化乙烯，亲水性基团一般是羟甲基。
(4)混合型聚氨酯树脂分子结构中同时具有离于型及非离子型亲水基团或链段。
水性聚氨酯的制法
水性聚氨酯的制法资料来源：1、溶液法（亦称丙酮法）把端异氰酸基预聚体溶于低沸点能与水互溶的溶剂中（丙酮最常用，因此此方法亦称丙酮法），与亲水性官能基的化合物反应，生成聚氨酯离聚物，加水搅拌实现相转移，蒸馏法回收丙酮，得水性聚氨酯乳液。
此法是目前最常用、最重要的方法，步骤复便且重现性好。
几乎所有的线型聚氨酯都可以用此法植入离子体，再分散于水相中成为水分散液。
其分散液粒径为0.03~0.5μm，粒度可变范围较广，可为不透明或半透明或乳白色热塑性聚氨酯乳液。
2、预聚体分散法此过程不需要大量溶剂，避免了回收溶剂的麻烦，同时也符合低VOC和无VOC未来环保要求的趋势。
此工艺过程的第一步也是先合成端-NCO基预聚体，再植入离子基，使成为离子性齐聚物，加水并强烈搅拌，此间，聚氨酯预聚体形成水分散液和端-NCO基与水进行的扩链反应同时发生。
加入二元胺作扩链剂可以减少-NCO与水反应的几率，最终生成聚氨酯-脲水分散液。
此法较丙酮法简单，无须溶剂回收工序，节能，但产品性能稍差于丙酮法。
通常是把预聚体在强烈搅拌下加入水中分散，如果-NCO活性较低或者使用高剪切力混合分散装置也可以反加料分散，即把水加入预聚体中。
此法制得乳液粒径为0.1~0.5μm，且可制得具有不同交联度的聚氨酯乳液。
3、熔融分散法将聚酯或聚醚二醇、叔胺和异氰酸酯在熔融状态下制备预聚体，用过量尿素终止使生成亲水性的双缩二脲离聚物，再将其在甲醛水溶液中分散，使发生羟甲基化反应，生成羟甲基双缩二脲聚氨酯齐聚物，用水稀释即可得聚氨酯双脲乳液。
实际上是在低pH值情况下，分散相之间的缩聚反应从而达到扩链和交联的目的。
此法反应较易控制，不需溶剂，同时也不要求高效混合装置，可制成粒径为0.03~10μm之间的分散胶粒，分散液稳定，适宜大规模工业化生产，能制备委员长中交联度的聚氨酯乳液。
此外，水性聚氨酯的制备方法还有酮亚胺法（Ketimine）、酮吖嗪法（Ketazine）。
水性聚氨酯胶解析(一)
水性聚氨酯胶解析(一)2009-11-21 23:08水性聚氨酯胶解析水性聚氨酯胶的发展概况水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。
依其外观和粒径，将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液(粒径<0.001um，外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001-0.1 um，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1 ，外观白浊)。
但习惯上后两类在有关文献资料中又统称为聚氨酯乳液或聚氨酯分散液，区分并不严格。
实际应用中，水性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多，水溶液少。
由于聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点，用途越来越广。
目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主。
有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，具有或多或少的毒性。
近10多年来，保护地球环境舆论压力与日俱增，一些发达国家制订了消防法规及溶剂法规，这些因素促使世界各国聚氨酯材料研究人员花费相当大的精力进行水性聚氨酯胶粘剂的开发。
水性聚氨酯以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点，已受到人们的重视。
聚氨酯从30年代开始发展，而在50年代就有少量水性聚氨酯的研究，如1953年Du Pont公司的研究人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水，用二元胺扩链，合成了聚氨酯乳液。
当时，聚氨酯材料科学刚刚起步，水性聚氨酯还未受到重视，到了六、七十年代，对水性聚氨酯的研究开发才开始迅速发展，1967年首次出现于美国市场，1972年已能大批量生产。
70-80年代，美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际生产和应用，一些公司有多种牌号的水性聚氨酯产品供应，如德国Bayer公司的磺酸型阴离子聚氨酯乳液ImPranil和Dispercoll KA等系列、Hoechst公司的Acrym系列、美国Wyandotte化学公司的X及E等系列，日本大日本油墨公司的Hydran HW 及AP系列、日本公司的聚氨酯乳液CVC36及水性乙烯基聚氨酯胶粘剂CU系列、日本光洋产业公司的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR系列等等。
水性聚氨酯简介
水性聚氨酯胶黏剂简介一、水性聚氨酯胶黏剂分类到目前为止，水性聚氨酯的研究已有60多年，其有各种各样的分类方式，通常采用的分类方式有以下六种。
1、按使用形式分类按使用形式分类，可分为单组份与双组分水性聚氨酯。
（1）单组份水性聚氨酯单组份水性聚氨酯应用最早，一般指可直接投入生产使用的或者无需交联剂的水性聚氨酯，有着耐水性较差的缺点，但通过交联改性可以获得较高的稳定性、力学性能、耐水性的提升。
（2）双组分水性聚氨酯双组分水性聚氨酯是指多异氰酸酯预聚体与多元醇两个组分，其单独使用时不能直接投入生产，必须添加交联剂。
使用时将两组分混合，多异氰酸酯与多元醇和空气中的水反应，生成聚脲与聚氨酯，从而产生交联。
双组分水性聚氨酯的耐水性较好，但多异氰酸酯与水反应生成CO2，导致聚氨酯胶膜气泡较多，外观较差，且不环保。
2、按亲水基团分类根据水性聚氨酯分子主链或者侧链上的离子基团性质或是否携带离子基团，可将其分为阴离子、阳离子和非离子型。
（1）阴离子型水性聚氨酯因为反应完全、综合性能好而最为常用，可以分为羧酸型和磺酸型，其离子基团一般在侧链上。
（2）阳离子型水性聚氨酯为主链或侧链上含有锍离子或铵离子的水性聚氨酯，亲水的铵离子一般由含氨基的扩链剂经酸化或者烷基化的反应形成，也可以将含氨基的聚氨酯与环氧氯丙烷以及酸反应生成，阳离子型水性聚氨酯的主要缺点是热稳定性与力学性能较差。
（3）非离子型水性聚氨酯的分子主链或侧链中不带有亲水离子基团。
要使非离子型水性聚氨酯乳化，就必须加入乳化剂并在高速旋转的剪切乳化机下乳化，也可以通过形成非离子亲水基团来进行乳化，如羟甲基，非离子型的水性聚氨酯耐水性较差。
3、按原料分类水性聚氨酯的主要原料为低聚多元醇和多异氰酸酯。
（1）低聚多元醇按主要原料多元醇分类，有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚四氢呋喃、聚丙烯酸多元醇、丙烯酸酯、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯二醇、蓖麻油、聚酯酰胺、聚丁二烯二醇等，主要使用的是聚酯型二元醇和聚醚型二元醇。
水性聚氨酯的用途分类说明
水性聚氨酯的用途汇总一、轻纺（纺织方面）：水性聚氯酯能赋于织物柔软而丰满的手感和皮感调节聚氯酯高分子结构还可用于织物的防水、防油、防污、防起毛起球等整理改善纺织品的抗溶剂性、耐磨性、耐洗性、防皱、防缩、耐压烫1、织物表面涂层剂织物涂层是指在织物(基布,通常是中长纤维布,帆布,尼龙绸涤纶等)表面涂一层具有高附着力的高聚物,成膜后经后处理加工.得到不同要求的功能性涂层织物.水性聚氨酯无毒无环境污染.是推荐使用的高档织物涂层剂.具有很好的发展前景,广泛用于尼丝纺,真丝棉,帆布,涤棉等织物.经涂层整理后的织物具有防水透湿,表面柔软,富有弹性的功能.为了提高水性聚氨酯涂层的性能,可在制备过程加入封闭剂,使封闭剂与预聚体中的部分异氰酸酯基反应生成氨酯键而氨酯键在加热的条件下又裂解生成异氰酸酯(解封闭) 再与织物上的羟基反应生成聚氨酯.这样就增加了聚氨酯涂层与织物的结合力.2、羊毛织物防缩整理剂树脂整理是目前国外常用的羊毛防缩加工方法与氧化法相比基本上对羊毛没有损伤,处理比较均匀,操作易控制.3、抗静电整理剂大多数化纤织物摩擦后会产生负电荷,因而需采用抗静电剂进行整理.抗静电剂是一类重要的织物后整理助剂.阳离子表面活性剂对合成纤维来说,是效果较好的抗静电剂,但是在工业中应用的此类抗静电剂存在着耐洗牢度不够,染色织物容易变色,摩擦牢度低的缺点.而水性聚氨酯尤其是含离子型水性聚氨酯,是良好的织物整理剂不仅具有很好的抗静电效果,而且与织物黏附性好耐洗涤.4、抗起毛起球整理剂纯棉针织物经过煮漂,染色,整理等加工,其表面会产生许多绒毛,加之静电作用,穿着一段时间后织物表面会起毛起球,影响美观和舒适感.对织物进行树脂整理可以提高织物抗起毛起球性能并可以改善织物防皱,抗静电等性能.聚氨酯是一种无甲醛整理剂能在织物表面形成强韧的薄膜,且耐低温,耐脆化,耐摩擦,拉伸强度高,弹性好并有一定亲和性.织物处理后可改善纤维间的粘结力,减少纱线毛羽,减少静电,有利于抗起毛起球.5、其它功能性整理剂水性聚氨酯本身就是一种优良的无醛织物整理剂.有研究结果表明,若将对其进行改性,或与其它物质结合,然后对织物进行整理,将会获得意想不到的效果.二、印染方面：1、染色助剂2、涂料印花粘接剂3、柔软与防皱整理剂4、抗静电和亲水整理剂三、皮革加工方面：1、皮革涂饰剂：高档光亮剂、漆皮用光亮剂、防尘耐污型皮革涂饰剂、抗粘连性。
水性聚氨酯乳液表观性质的研究
ｉ ｓ ｏ ｐ ｈ ｒ ｏ ｎ ｅ ｄ ｉ ｉ ｓ ｏ ｃ ｙ ａ ｎ ａ ｔ ｅ（ Ｉ ＰＤＩ ），ｐ ｏ ｌ ｙ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｐ ｏ ｌ ｙ ｏ ｌ ａ ｎ ｄ ２，２ 一 ｄ ｉ ｍｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｏ ｌ ｂ ｕ ｔ ｙ ｒ ｉ ｃ ａ ｃ ｉ ｄ（ ＤＭ —
原料 ， 经 自乳 化 法制备 出高 固含 量的 Ｉ Ｐ ＤＩ 型水 性 聚氨 酯乳 液 。研 究 了乳 化 温 度 、 小分 子 二元醇、 扩 链 剂等 不 同 因素对 乳 液黏 度 和 胶 粒 粒 径 、 胶 粒 形 貌 的影 响 ， 结果 表 明 ： 当 ＤＭ—
Ｂ Ａ 质 量分数 为 ５ ． ５ 、 乳 化 温度 为 ２℃ 时 ， 制 备 的 乳 液 固含 量 高 达 ４ ５ ， 乳 液 黏度 较低 ，
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｈｉ ｇｈ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ — ｃ ｏ ｎｔ ａ ｉ ｎｉ ｎ ｇ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｂ ｏｒ ｎ ｅ ｐｏ ｌ ｙ ｕｒ ｅ ｔ ｈ ａ ｎｅ ｅ ｍｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｐｒ ｅ ｐａ ｒ ｅ ｄ ｕｓ ｉ ｎｇ
第３ ４ 卷 第 ５期 青 岛 科 技 大 学 学 报（ 自然 科 学 版 ） Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ ． ５ ２ ０ １ ３年 １ Ｏ月 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ （ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ） Ｏｃ ｔ ． ２ ０ １ ３
ｔ ｕ ｒ ｅ，ｓ ｍａ ｌ ｌ ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｄ ｉ ｏｌ ａ ｎｄ ｃ ｈａ ｉ ｎ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｄｅ ｒ ｏ ｎ ｅ ｍ ｕｌ ｓ ｉ ｏ ｎ ｖ ｉ ｓ ｃ ｏｓ ｉ ｔ ｙ。 ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ａ ｎｄ ｃ ｏｌ ｌ ｏ ｉ ｄ ｍｏｒ ｐｈ ｏｌ ｏ ｇｙ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇａ ｔ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｃ ｏ ｎｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｅ — ｍｕｌ ｓ ｉ ｏｎ ｗｉ ｔ ｈ ｌ ｏ ｗ ｖ ｉ ｓ ｃ ｏ ｓ ｉ ｔ ｙ ａ ｎｄ ｇ ｏｏ ｄ ｓ ｔ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｃ ｏ ｕｌ ｄ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ４５ ｔ ｉ ｏｎ ｗａ ｓ ５ ．５ ｗｈｅ ｎ ＤＭ ＢＡ ｍａ ｓ ｓ ｆ ｒ ａ ｃ —
水性聚氨酯的特征及发展方向
水性聚氨酯的特征及发展方向水性聚氨酯在涂料、医学、胶黏剂等领域都有着广泛的应用。
本文综述了水性聚氨酯的发展及其特点，介绍了水性聚氨酯的分类，包括根据亲水基团的分类与使用方法的分类等。
标签：水性聚氨酯；发展；分类；特点一、水性聚氨酯的发展聚氨酯是由多异氰酸酯和多元醇或多元胺通过逐步聚合而形成的，分子内含有大量的氨基甲酸酯基团，根据其合成分子路线，可以看出聚氨酯具有两大特点：一是反应所需活化能较低，适用于范围广；二是氨基甲酸酯链段含有大量氢键，其键能与共价键键能处于同一数量级，易于形成物理交联点，另外，聚氨酯合成原料丰富，可通过分子结构设计出不同力学性能的材料。
聚氨酯的特征原料为异氰酸酯，由德国科学家乌兹（Wurtz）于1849年通过烷基硫酸盐与氰酸钾进行复分解反应首次得到。
经过近一个世纪的发展，直到1937年德国拜耳首次利用异氰酸酯与多元醇化合物反应制得了各种聚氨酯树脂和聚脲化合物。
二战结束后，聚氨酯工业开始了飞速发展，相继在欧美等地开始了聚氨酯的工业化生产。
我国于1958年开始研究甲苯二异氰酸酯，于1965年形成了聚氨酯工业化生产，经过了数十年的研究与发展，现已取得了巨大的进步。
水性聚氨酯乳液首先是作为皮革涂饰剂开始其应用的，聚氨酯胶膜具有高柔韧性、高强度、高附着力等特点，经过长期发展，已经形成了一系列具有不同用途的产品。
（一）涂层水性聚氨酯涂层的研究思路主要有以下几个方面：一是通过与丙烯酸酯进行共聚，制备得到具有核壳结构的聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液；二是采用双组份，使用水性固化剂，提高涂层硬度，耐磨，耐水等性能；三是通过合成紫外光可固化的水性聚氨酯乳液；四是在分子结构中引入含氟、含硅、环氧基团等特殊结构的聚合物链段，提高胶膜性能。
（二）胶黏剂水性聚氨酯胶黏剂具有粘结强度高、耐低温性能优良、使用工艺简单、分子可控性高等特点，已经广泛应用于PVC、ABS、塑料泡沫建筑材料黏结，汽车工业内饰黏结，还有木材、金属材料材料黏结等领域。
水性聚氨酯树脂介绍和
水性聚氨酯树脂介绍和聚己内酯多元醇的应用水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，有无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。
聚氨酯树脂的水性化已逐步取代溶剂型，成为聚氨酯工业发展的重要方向。
水性聚氨酯可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂等。
一、合成水性聚氨酯树脂的主要原料多元醇：主要是聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等作为低聚物多元醇。
从目前联系客户来看，做PU浆料的几乎都会用到PCL，而且大部分客户都是使用PCL220这个产品，说明2000分子量多元醇做这个产品是比较成熟的，耐水解和耐黄变好，耐磨性好。
异氰酸酯：可分为芳香族异氰酸酯型（MDI、TDI）、脂肪族异氰酸酯型(HDI、HMDI、IPDI)等。
TDI和MDI不耐黄变，他们没有用，用IPDI做的成膜很好，透明平滑，主要是耐黄变好。
主要用IPDI。
亲水剂：DMPA和DMBA等。
二、水性聚氨酯树脂的合成方法水性聚氨酯整个合成过程可分为两个阶段：1、预逐步聚合，即由低聚物二醇、扩链剂（亲水性的二元醇或多元胺，一般是小分子量的）、水性单体、二异氰酸酯通过溶液逐步聚合生成相对分子质量为l000量级的水性聚氨酯预聚体。
2、中和后预聚体在水中的分散，分散方法有两种自乳化法和外乳化法。
自乳化法又称内乳化法，是指聚氨酯链段中含有亲水性成分，因而无需乳化剂即可形成稳定乳液的方法。
外乳化法又称为强制乳化法，若分子链中仅含少量不足以自乳化的亲水性链段或基团，或完全不含亲水性成分，此时必须添加乳化剂，才能得到乳液。
但因该法存在乳化剂用量大、反应时间长以及乳液颗粒粗、影响固化后聚氨酯胶膜的性能，最终得到的产品质量差、胶层物理机械性能不好等缺点，因而目前生产基本不用该法。
水性聚氨酯的制备以离子型自乳化法为主。
客户多数是做自乳化，使用的亲水扩链剂有DMPA和DMBA，二者价格差别很大，系能也不同。
聚酯型水性聚氨酯乳液粒径分布及乳液膜耐水性的研究
２１ ００年 ３月
涂 料 工 业
ＰＡＩ ＮＴ ＆ Ｃ０ＡＴＩ ＮＧＳ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ３ １４ ． Ｍａ ． ０ ０ ｒ２ １
聚 酯 型水 性 聚 氨 酯 乳 液粒 径 分 布 及 乳 液膜 耐水 性 的研 究
荆彦 璞 （ 、 宁夏 大 学化 学化 工 学院 ， 银川 ７０２ ） ５０ １
结果表 明 ：Ｍ Ｄ 预聚体与 ＩＤ 预聚体水性聚氨酯乳液粒 径分布不 同 ， ＴＸＩ ＰＩ 黏度 较低 的 Ｔ Ｄ 预 聚体 ， 液粒径分布 为 ＭＸ Ｉ 乳
单峰 ， 比黏度较 高的 Ｉ Ｉ 均 Ｐ 预聚体乳液的粒径分布小 ； 于 Ｔ Ｘ Ｉ 聚体水性聚氨酯乳 液 ， Ｄ 对 Ｍ Ｄ预 随预聚体黏度 的降低 ， 乳
Ｓｔ ｙ ｏ ｒ ｉ ａ ｚ ｓ ｒｂｎ ｉ ｎ ｏ ｌ ｅ ｔ ｒ— Ｂａ ｅ ａ ｅ ｂ ｎｅ ｕｄ ｎ Ｐａ ｔｃ ｌＳｉ ｅ Ｄｉｔ ｉ ｔｏ ｆ Ｐｏ ｙ ｓ ｅ — ｓ ｄ Ｗ ｔ ｒ ｏｒ
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液粒径分布变窄 ， 明预聚体的黏度对乳液的粒径分布有影响 。通 过乳液膜耐水性的对 比， 说 乳液膜的耐水性与 聚酯 伯
二 醇 的结 构 有 关 。
高性能水性聚氨酯涂料研究进展
高性能水性聚氨酯涂料研究进展摘要：随着环保法规日益严格，水性聚氨酯涂料的应用越来越广，高性能水性聚氨酯涂料成为研究热点。
本文综述了目前高性能水性聚氨酯涂料的主要研究方向，并对高性能水性聚氨酯涂料未来的应用前景进行了展望。
关键词：高性能；水性聚氨酯涂料一、引言聚氨酯涂料是指以聚氨酯树脂作为主要成膜物质，在配以颜料、溶剂、催化剂、及其它辅助材料等所组成的涂料。
聚氨酯涂料具有较强的耐磨性、优良的附着力、优良的耐油、耐酸碱、耐水以及耐化学药品等耐腐蚀性能，因而广泛地应用于车辆、船舶、航空、电子、建筑、桥梁、机床、木器及室内装潢等领域的装饰和保护中。
聚氨酯涂料种类繁多，其中按分散介质或其形态分为溶剂型、无溶剂型、高固体性、水分散型、粉末涂料型等。
近年来，随着人们环保理念的增强和环保法规的日益严格，聚氨酯涂料市场也以绿色环保为发展方向，各种环保型涂料被相继开发并广泛应用。
到2025年，涂料行业总产量预计增长到3000万吨左右，其中环境友好型涂料品种将占涂料总产量的70%。
环保聚氨酯涂料中，水性聚氨酯涂料是是目前综合性能最好的防水涂料之一，具有成膜性好、延伸率大、粘结力强、耐油耐酸碱化学品和装饰性好等优良性能。
但是，水性聚氨酯涂料在成本、耐水性、与基材润湿性、施工与应用性能方面也存在许多缺点。
随着生活生产中对水性聚氨酯(WPU)涂料性能方面要求的提高，寻求高性能的水性聚氨酯涂料越来越受到广泛关注。
本文综述了目前高性能水性聚氨酯涂料的主要研究方向，并对未来的应用前景进行了展望。
二、高性能水性聚氨酯涂料研究进展目前，高性能水性聚氨酯涂料的研究主要集中在以下两个方向。
一是利用聚氨酯分子的可设计性，在聚氨酯链上引入特殊功能的分子结构，如含氟、含硅聚合物链，使涂膜具有更多的功能性，如优异的表面性能、耐高温性、耐水性和耐候性等；二是引入各种纳米粒子，增强复合涂料的性能。
具体研究情况如下。
2.1.1 有机硅改性水性聚氨酯涂料有机硅材料具有耐高低温、耐气候老化、耐臭氧、电绝缘、耐燃、无毒、无腐蚀和生理惰性等优异性能，因而是聚氨酯改性产品的理想材料。
磺酸型水性聚氨酯的研究进展
磺酸型水性聚氨酯的研究进展综述了磺酸型水性聚氨酯乳液（SWPU）的制备、性能以及国内外研究进展。
介绍了其应用领域和国内外应用情况，并对SWPU的发展及应用前景进行展望。
标签：磺酸盐；水性聚氨酯（WPU）；合成；改性在聚氨酯主链或侧链上引入带电荷的离子基团，制成聚氨酯离子聚合体，这种带离子的聚合体分散到水中形成自乳化型水性聚氨酯（WPU）[1]。
水性聚氨酯节能环保，已被广泛用于涂料、胶粘剂、油墨、生物材料、建筑材料、汽车和纺织品等领域[2]。
目前应用最多的是羧酸型WPU，其亲水单体形成的是弱酸弱碱盐，离子强度低，稳定的WPU分散体需要羧酸盐亲水单体量较多，还存在对非极性基材润湿性差，初粘性低，耐电解质性、耐酸碱性和耐高低温性能较差等缺点。
与羧酸盐型水性聚氨酯相比，磺酸型水性聚氨酯（SWPU）更易得到高固含量的产品，其耐酸碱性、耐热及耐水性都有很大的改善，且无需使用中和剂，具有良好的经济价值和市场前景[3～5]。
按照亲水单体的不同，可以将SWPU分为含小分子磺酸盐亲水单体的SWPU和含大分子磺酸盐亲水单体的SWPU。
1 前以小分子磺酸盐为亲水单体的SWPU1.1 乙二胺基乙磺酸钠鲍俊杰，张海龙等[6]以乙二胺基乙磺酸钠（AAS-Na）为亲水单体，聚己二酸新戊二醇酯（PNA）、聚己二酸-1，4-丁二醇酯（PBA）、聚己二酸乙二醇丁二醇酯（PEBA）等长链多元醇，异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）等二异氰酸酯为原料，采用丙酮法合成了高固含量磺酸型聚氨酯分散体[7～16]。
其合成方法是：将真空脱水后的大分子多元醇加入到有N2保护的烧瓶中，控温70～85 ℃，机械搅拌；加入二异氰酸酯、催化剂二月桂酸二丁基锡，反应一定时间后，加入小分子二元醇扩链剂、稀释剂丙酮，在80 ℃反应，直到体系中的异氰酸酯基含量达到一定值时，停止加热，冷却到室温后加入乙二胺基乙磺酸钠（AAS-Na）亲水单体，反应一定时间后加入计量的去离子水高速分散乳化；最后加入乙二胺扩链，一段时间后减压脱丙酮，得到SWPU。
水性聚氨酯乳化工艺及乳液性能的测定
１ ３ １ 乳 液黏 度 按 Ｇ ２ ９ —８ ， ． ． Ｂ ７ ４ １ 用ＮＤ 一Ｓ数 Ｊ８
（ 山西 省 自然 基 金项 目） 联 系 地址 ： 西 中 北大 学 山 化学 工程 系 ， 编：３０１电话 ：３５１９１ 邮 ００５ ， １７ ３ １ ６ ３或
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第 ２ ４卷 第 １ 期
２０ 年 ３ ０６ 月
胶体与聚合物
Ｃ ｉｅ ｅＪ ｕ ｎ ｌ ｆＣｏ ｉ ’ ｐ ｌｍｅ ｈｎ ｓ ｏ ｒ ａ Ｏ ｌ ｄ ｌ ｏ ｏｙ ｒ
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间的很 大极性 差使其 通常是 高度 相分离 的 。在 非
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字 显示 黏度 计测 各分散 体在 ２ ±１ ５ ℃下 的黏度 。
１ ３ 乳 液 粒 径 的 测 定 用 Ｂ ｏ ｋ ａ ｅ ． ．２ ｒｏ ｈｖｎ
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于 黏度 比较低 （ 即聚 氨酯 分 子 量 比较 低 ） 离子基 、 团的含 量 比较 高 的溶液 ， 者可用 于高 黏度 、 子 后 离 基 团含 量 比较 低 的溶 液 。实 验结果 如表 ｌ 图 ｌ 、 与
水性聚氨酯的作用原理
水性聚氨酯的作用原理水性聚氨酯是一种主要用于涂料和胶粘剂的水性树脂，它其实是氨基甲酸酯（isocyanates）与聚醚多元醇（polyether polyols）或聚酯多元醇（polyester polyols）反应生成的一种高分子聚合物。
水性聚氨酯具有优良的物理性能、耐候性和粘附力，广泛应用于汽车、建筑、家具、地板等领域。
水性聚氨酯的作用原理可以从以下几个方面来分析：1. 聚合反应：水性聚氨酯的制备通过氨基甲酸酯与多元醇的聚合反应进行。
在此反应中，氨基甲酸酯中的异氰酸酯与多元醇中的活性氢发生反应，形成醚键或酯键，从而将分子链连接起来。
在反应过程中，会产生一些副产物（例如二氧化碳），需要使用水来稀释。
2. 分散机制：水性聚氨酯分散体系中的颗粒可以均匀分散在水相中，形成胶体溶液。
这种分散体系的形成与乳化剂的作用密切相关。
乳化剂在分散体系中起到辅助分散、稳定乳液、调节粒径分布等作用。
乳化剂可以使水性聚氨酯颗粒的表面带有电荷，使其互相排斥，从而形成分散体系。
3. 交联反应：水性聚氨酯涂料在干燥固化过程中会发生交联反应，即水性聚氨酯中的颗粒之间相互联结，形成致密的聚合物网络结构。
这种交联反应可以提高涂料的抗水性、耐化学腐蚀性和机械强度。
4. 架桥效应：水性聚氨酯涂料中的聚醚多元醇或聚酯多元醇含有大量的端基活性氢。
在水性聚氨酯涂料的干燥过程中，与聚氨酯预聚体中尚未反应的异氰酸酯起到了架桥的作用。
这种架桥效应可以增加涂料的耐久性和耐磨性。
5. 水的作用：水是水性聚氨酯体系中非常重要的组成部分。
水在聚合反应中起到稀释剂的作用，稀释反应体系，使反应更加均匀进行。
另外，水对于分散体系的稳定也起到了关键作用。
通过调节水的含量，可以改变涂料的粘度、干燥时间和抗冻融性能等。
总的来说，水性聚氨酯的作用原理主要涉及聚合反应、分散机制、交联反应、架桥效应和水的作用。
这些原理相互作用，使得水性聚氨酯具有优异的物理性能和应用特性。
水性聚氨酯制备实验报告
一、实验目的1. 掌握水性聚氨酯的制备方法；2. 熟悉水性聚氨酯的组成和性能；3. 了解实验操作步骤和注意事项。
二、实验原理水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，WPU）是一种具有优异性能的热塑性弹性体，具有环保、耐腐蚀、耐磨损、粘接强度高等特点。
本实验采用预聚体法合成水性聚氨酯，通过选择合适的原料和工艺条件，制备出性能优良的水性聚氨酯。
三、实验材料1. 原料：聚醚多元醇（如PTMG-1000）、二异氰酸酯（如TDI、HDI）、扩链剂（如乙二胺）、催化剂（如二月桂酸二丁基锡）、中和剂（如三乙胺）、去离子水等；2. 仪器：三口烧瓶、冷凝管、搅拌器、循环水真空泵、离心分离机、分析天平、微量注射器、移液管、激光粒度仪、红外光谱仪等。
四、实验步骤1. 准备反应装置：将三口烧瓶、冷凝管等装入反应装置，并除水处理。
2. 配制原料：按照实验要求，准确称量聚醚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂、催化剂、中和剂等原料。
3. 合成预聚体：将称量好的原料倒入三口烧瓶中，加入去离子水，搅拌均匀。
在N2保护下，加热至一定温度，使原料充分反应，形成预聚体。
4. 乳化：将预聚体冷却至室温，加入适量的扩链剂和催化剂，搅拌均匀。
在搅拌下，缓慢加入去离子水，使预聚体形成稳定的乳液。
5. 调节pH值：将乳液pH值调节至中性，以确保乳液的稳定性和性能。
6. 后处理：将乳液离心分离，去除未反应的原料和杂质。
7. 性能测试：利用激光粒度仪、红外光谱仪等仪器对乳液和涂膜进行性能测试。
五、实验结果与分析1. 激光粒度仪测试：水性聚氨酯乳液的粒径分布如图1所示。
从图中可以看出，乳液粒径分布均匀，平均粒径约为200nm。
图1 水性聚氨酯乳液粒径分布2. 红外光谱测试：水性聚氨酯涂膜的官能团如图2所示。
从图中可以看出，涂膜中含有氨基、酯基、脲键等特征吸收峰，说明水性聚氨酯的合成反应已完成。
图2 水性聚氨酯涂膜官能团3. 力学性能测试：水性聚氨酯涂膜的力学性能如表1所示。
PCDL型水性聚氨酯的机械发泡性能
PCDL型水性聚氨酯的机械发泡性能张斐斐;刘洁;曲建波;杨维民;夏吉倩【摘要】以聚碳酸酯二醇(PCDL)作为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段合成PCDL型水性聚氨酯乳液.将该PCDL型水性聚氨酯作为发泡树脂,阴离子表面活性剂作为发泡剂,非离子表面活性剂作为稳泡剂,添加增稠剂,通过物理机械的发泡方式将混合的工作液机械发泡后进行辊涂成膜,干燥时,先高温短时间烘干(120℃烘干5 min),再低温短时间固化(80℃烘干5 min)后入水凝固,增稠剂选用1.7％,发泡剂与稳泡剂比例为4:2时,所制备的水性聚氨酯发泡膜透湿性较好.并且采用红外、DSC、SEM等仪器测试PCDL型水性聚氨酯及机械发泡膜的性能.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2018(047)009【总页数】4页(P1862-1865)【关键词】PCDL;水性聚氨酯;机械;发泡;膜【作者】张斐斐;刘洁;曲建波;杨维民;夏吉倩【作者单位】齐鲁工业大学(山东省科学院) 皮革化学与工程学院,山东济南250353;齐鲁工业大学(山东省科学院) 皮革化学与工程学院,山东济南 250353;齐鲁工业大学(山东省科学院) 皮革化学与工程学院,山东济南 250353;齐鲁工业大学(山东省科学院) 皮革化学与工程学院,山东济南 250353;齐鲁工业大学(山东省科学院) 皮革化学与工程学院,山东济南 250353【正文语种】中文【中图分类】TQ322.4+4;TQ328.3;TS174.8水性机械发泡通过外加发泡剂的方法来降低工作液的表面张力，将空气包裹，形成微小气泡，经过烘箱干燥后，形成具有泡孔结构的水性发泡膜[1]。
在合成革行业中，利用水性机械发泡技术可有效解决产品透湿量差、涂层扁平、丰满度不够以及真皮性不佳等问题[2]。
王小君[3]等曾以机械搅拌的方式将空气混入到水性聚氨酯(WPU)浆料中，并与稳泡剂、匀泡剂、增稠剂等助剂复配涂膜，研究了亲水嵌段硅油匀泡剂对泡沫涂层微观形态的影响和涂层的透气性及低温耐曲挠性。
超支化水性聚氨酯的合成与性能研究
超支化水性聚氨酯的合成与性能研究韩文松【摘要】以季戊四醇为"核",N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯为支化单体,用逐步聚合的方法合成第三代超支化聚酯;将其引入到水性聚氨酯中,合成超支化水性聚氨酯;对其结构和性能用红外光谱、激光粒度分析仪、动态力学分析、X射线衍射、热重分析等进行表征.结果表明:超支化水性聚氨酯的粒径分布较水性聚氨酯的粒径分布宽;超支化水性聚氨酯和水性聚氨酯都为无定型结构;超支化水性聚氨酯的玻璃化温度在35℃左右,稍高于水性聚氨酯的玻璃化温度;超支化水性聚氨酯的热稳定性和力学性能优于水性聚氨酯.【期刊名称】《山东轻工业学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(030)005【总页数】6页(P14-19)【关键词】水性聚氨酯;超支化水性聚氨酯;超支化聚酯;合成【作者】韩文松【作者单位】齐鲁工业大学化学与制药工程学院,山东济南250353【正文语种】中文【中图分类】TQ323.4水性聚氨酯是利用多异氰酸酯(含-NCO基团)或其加成物与含活泼氢(主要是羟基中的活泼氢)的聚多元醇和亲水扩链剂等的加成反应制备的[1-2]。
水性聚氨酯的合成可分为：外乳化法和自乳化法。
目前,水性聚氨酯的合成多以自乳化法为主，即在聚氨酯大分子中引入-COOH、-SO3、-OH、-O-等亲水基团。
由于这些亲水基团的存在及聚氨酯树脂本身的一些不足之处，使水性聚氨酯产品在耐水、耐溶剂、耐候等方面表现较差，因此人门采用了各种方法对水性聚氨酯树脂进行改性[3-5]。
超支化聚合物是最近几十年发展起来的一种新型高分子材料，它具有高度支化的分子结构，分子间具有较少的链缠结，含有大量的末端官能团，具有粘度低、活性高、溶解性好等优点。
超支化聚合物已经被广泛应用于涂料、塑料加工、光电材料、纳米材料等许多领域[6-8]。
本文将超支化聚合物应用于水性聚氨酯，首先合成第三代超支化聚酯，将其在乳化过程中引入到水性聚氨酯中，得到超支化的水性聚氨酯；对其结构和性能用红外光谱、激光粒度分析、动态力学热分析、热重分析等进行了表征，并与未改性的水性聚氨酯在性能上进行了比较。
聚硅氧烷改性水性聚氨酯的合成及应用
聚硅氧烷改性水性聚氨酯的合成及应用许为主;邢建伟;徐成书【摘要】以聚四亚甲基醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、DMPA 、1，4-丁二醇（BDO）制备聚醚型水性聚氨酯预聚体。
采用氨基硅油（AEAPS）对预聚体进行改性制得聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液和薄膜。
采用红外光谱（FT-IR）、强力测试、乳液粒径测试、吸水率和接触角对聚氨酯的结构和性能进行表征。
采用聚硅氧烷改性聚氨酯乳液对羊绒织物进行整理，测试其抗起毛起球效果。
结果表明，氨基硅油改性能够明显改善聚氨酯膜的耐水性和机械强度，经过整理的羊绒织物的起毛起球效果有一定的提高。
%The Waterborne polyurethane(WPU ) prepolymer was prepared with polytetramethylene etherglycol(PTMEG ,Mn = 2000) ,isophoronediisocyanate (IPDI) ,2 ,2-dimethylol propionic acid (DMPA ) and 1 ,4-butanediol(BDO) .Aminoethyl aminopropyl dimethicon (AEAPS) was used to modify WPU pre-polymer to gain WPU emulsion and film .The structure and properties of WPUs were analyzed by Fou-rier transform infrared spectrometry (FT-IR) ,strength ,emulsion diameter ,water absorption and con-tact angle .The WPU emulsions were used in the pilling resistance of wool fabric to investigate their pill -ing resistance ability .It was found that the modification of AEAPS could obviously improve its film wa-ter resistance ability and mechanical strength ,including the pilling ability of cashmere fabric which was treated with WPU emulsion modified with polysiloxane .【期刊名称】《西安工程大学学报》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P40-44)【关键词】水性聚氨酯;氨基硅油;改性;抗起毛起球【作者】许为主;邢建伟;徐成书【作者单位】西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048;西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048;西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】O633.2水性聚氨酯(WPU)以水为分散介质，具有耐磨、耐脆化、可燃性低、气味小、不污染环境等优点，因而被广泛应用于涂层、粘合剂及皮革等方面［1-4］.但是同油性的聚氨酯相比较，单纯的水性聚氨酯的耐热性、耐水性和耐气候性能较差［5］，在一定程度上使得其应用被限制.因此，对水性聚氨酯进行改性已经引起了广泛的关注.时下研究主要集中在对典型的聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯进行改性［6-7］.其中，采用氨基硅油对低分子量聚醚型聚氨酯进行改性后，聚氨酯分子量增大，分子间作用力增大，同时引入疏水基团，一定程度上提高了聚氨酯薄膜的耐水性及机械强度［8-9］.由于烷基硅氧烷改性的低分子聚醚型水性聚氨酯具有优异的粘合性，并兼有柔韧性、耐磨性及较高的断裂强度［10-11］，因而它们在粘合剂以及织物后整理方面具有广阔的应用前景.采用PTMEG，IPDI，DMPA，BDO等原料制备WPU预聚体，并采用氨基有机硅对预聚体进行接枝制得有机硅改性WPU乳液.通过FT-IR来表征WPU结构，通过强力、胶膜的水接触角和吸水率以及聚氨酯乳液对羊绒织物的抗起毛起球效果的检测来考察AEAPS含量对WPU性能影响.1.1 材料与仪器1.1.1 材料30tex×2规格的纯羊绒针织物(宁夏中银绒业股份有限公司提供)，PTMEG，M=2000(济宁华凯树脂有限公司)，IPDI(广州茵诺威化工有限公司)，DMPA(临海市亿达贸易有限公司)，BDO、TEA(成都市科龙化工试剂厂)，AEAPS(自制).AEAPS分子结构式如图1所示.1.1.2 仪器WDW-05电子式万能实验机(济南思达测试技术有限公司)，DHG-9076A电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)，TGL-16C台式高速离心机(上海安亭科学仪器厂).傅里叶变换红外光谱仪(美国Nicolet-Thermo)，YG511N+箱式起球仪(南通宏大实验仪器有限公司)，Drop Shape Analysis System DSA10 Mk2接触角测试仪(德国KRUSS公司)，激光粒度仪Mastersizer 2000E(英国马尔文仪器有限公司).1.2 方法1.2.1 聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液制备取一定计量的PTMEG加入装有温度计、搅拌杆和冷凝管的250mL三口烧瓶中，115℃下抽滤脱水，加入催化剂以及IPDI 在70℃下反应1h，加入DMPA和BDO继续反应至该体系中—NCO量达到理论值，得到WPU预聚体.将制备的预聚体溶液降温至0～5℃，加丙酮调节体系粘度，滴加计量AEAPS进行改性.改性结束升至室温，加入计量的三乙胺中和一段时间，加入酒精封住体系中剩余的—NCO至其完全反应完毕，最后加入计量的去离子水进行乳化，抽真空去除丙酮后可得到系列AEAPS接枝改性WPU乳液.不同AEAPS含量所对应的WPU见表1.1.2.2 聚氨酯薄膜制备将聚氨酯乳液均匀涂在四氟乙烯板上，室温晾干48h后，50℃烘干12h即可得到所需聚氨酯薄膜.1.2.3 测试和表征(1)薄膜吸水率测试.将薄膜剪成一定大小，测定质量为M1，将其浸没在水中24h，取出擦干后称其质量为M2.薄膜的吸水率由下列公式计算得出：吸水率=(M2-M2)/M1×100%.(2)稳定性测试.将聚氨酯乳液置于JRapid R-3离心机以4 000r/min转速离心5min，测试样品稳定性.(3)水接触角测试.采用Drop Shape Analysis SystemDSA10 Mk2接触角测试仪对薄膜进行接触角测试.将去离子水滴在薄膜表面1min后测试接触角.每个样品测试3个不同点后取平均值.(4)FT-IR测试.采用傅里叶变换红外光谱仪(美国Nicolet-Thermo)对聚氨酯胶膜进行测试，并采用KBr制样品压片.(5)强力测试.采用WDW-05电子式万能实验机对聚氨酯胶膜进行强力测试，其中薄膜宽为24mm，长度为120mm，薄膜厚度要均匀，测试方式为断裂停止方式.(6)粒径测试.采用马尔文激光粒度仪对聚氨酯乳液进行粒径的测试.测试时体系中阴影区约占6%.(7)抗起毛起球效果测试.采用制备的聚氨酯整理液按照(浴比30∶1，整理液1%(owf)，40℃下处理30min)工艺对羊绒织物进行整理，采用YG511N+箱式起球仪，按国家标准GB/T4802.3—2007测试抗起毛起球等级.(8)色差测试.使用DataColourSF300型思维士电脑测色仪测定整理样品的L，a，b，C，H值，运用CIELAB色差式计算经聚氨酯乳液整理的样品与未经过整理液整理样品的色差.2.1 乳液外观及其稳定性表2为不同氨基硅油含量的水性聚氨酯的乳液外观及其稳定性.从表2可以看出，随着AEAPS含量的增加，乳液外观逐渐由淡蓝色透明状转变为乳白色半透明状，且WPU30乳液在离心后略微有沉淀物.原因是由于体系中残余—NCO被封端，不能和水反应来扩大分子量，AEAPS含量低时，聚氨酯分子量小，乳液粒径小，因而乳液体系均匀而稳定.AEAPS含量高时，大量聚硅氧烷链段的引入，使得聚氨酯内部形成网状结构程度增大，分子量增加，分子间作用力增大，同时硅氧烷链段亲水性差并且和聚醚软段的相容性较差，聚氨酯的亲水性也会降低，因而其乳液粒径增大，乳液稳定效果下降.2.2 乳液粒径测试图2为WPU0至WPU30的乳液粒径分布图.从图2(a)～(d)对比发现，随着AEPAS用量的增加，乳液粒径分布逐渐由0.05～0.8μm升到1.02～10μm，乳液粒径集中分布尺寸由0.31μm增加到4.19μm.这是因为封端后乳液体系中水不能够和—NCO反应形成脲基，聚氨酯分子量不会额外增加，当AEAPS含量低时，聚氨酯分子量小且亲水性好，容易乳化而均匀分散形成乳液，乳液粒径因而分布集中且都较小.AEAPS含量高时，大量聚硅氧烷接入使得整个聚氨酯分子量增大，疏水性增强，乳化时由于大的分子间作用力以及疏水性聚氨酯分子更易聚集，因此乳液粒径也逐渐增大.2.3 FT-IR测试分析图3为WPU0和WPU30的红外光谱图.从图3可以看到，WPU0和WPU30在3 300cm-1处为脲基的N-H伸缩振动峰，1 540cm-1处为脲基的N—H变形振动峰，在1 750cm-1处为CO的伸缩振动峰，可见WPU0和WPU30中存在着氨基甲酸酯.上述特征峰表明所制得产品为聚氨酯产品.WPU30在803cm-1处出现Si—CH3的对称变形吸收峰而WPU0中没有出现，由此可见AEAPS已经成功接入水性聚氨酯中.2.4 吸水率和水接触角分析表3为各WPU薄膜吸水率和水接触角.从表3可以看出，随着AEAPS用量的提高，薄膜的水接触角从58°提升至81°.吸水率从15.36%降低至4%.这是因为疏水性的聚硅氧烷链段的引入使得聚氨酯分子网状结构增加，分子量增加，硅元素在薄膜的表面富集，降低了薄膜的表面张力，薄膜的耐水性和疏水性得到提高.2.5 聚氨酯薄膜机械性能测试分析表4为各聚氨酯薄膜的拉伸强度以及断裂延伸度.由表4可以看出，随着AEAPS用量的增加，聚氨酯薄膜的拉伸强度由0.370MPa升至1.095MPa.这是因为纯聚醚型水性聚氨酯分子间作用力较低，分子间网状结构程度低，而聚硅氧烷链段的大量接入使得聚氨酯分子量增加，分子间作用力增大，分子间网状结构程度增大，因而聚氨酯薄膜的拉伸强度增加.断裂延伸率都非常大，超出仪器测量范围.2.6 抗起毛起球及色差效果分析表5为各水性聚氨酯整理液的抗起毛起球效果以及对织物色差的影响.由表5可知，未整理的羊绒织物起毛起球现象较严重，单独采用柔软剂整理的羊绒织物起毛起球现象最为严重.同单独采用柔软剂整理后的羊绒织物相比，采用聚氨酯整理液整理后的织物都具有良好的抗起毛起球效果，提高等级能够达到1～2级.织物的手感也随着整理液中AEAPS含量的提高而提高，且WPU20整理液手感最好，WPU30整理液手感则略有下降.这是因为聚氨酯能够在织物表面形成薄膜，降低羊绒织物因定向摩擦效应而产生的起毛起球现象，并且由于长链有基硅氧烷链段的引入，织物的柔软手感也有改善.而当AEAPS用量过高时，聚氨酯分子量过大，分子间作用力过强，整理液在羊绒织物表面形成的薄膜硬度增大，织物的柔软反而下降. (1)聚硅氧烷改性聚醚型水性聚氨酯乳液具有良好的稳定性能.通过红外分析可知AEAPS已经成功接入水性聚氨酯中.乳液粒径测试显示AEAPS用量的增加会使得聚氨酯乳液粒径变大.(2)采用接触角和吸水率测试可以得出AEAPS用量增加，聚氨酯薄膜的亲水性能降低.薄膜强力测试结果显示聚醚型水性聚氨酯薄膜具有很好的断裂延伸度，AEAPS用量的增加可使薄膜的断裂强度增加.(3)抗起毛起球效果测试显示，经过聚硅氧烷改性聚醚型水性聚氨酯整理液整理后，羊绒织物的抗起毛起球效果有较大的提高.［1］陈红，范曲立，余学海.氨基硅油扩链改性水性聚氨酯的研究［J］.功能高分子学报，1999，12(3)：297-300.［2］Mohammad M Rahman，Han-Do Kim.Synthesis characterization of waterborne polyurethane adhesives containing different amount of ionic grou ps(Ⅰ)［J］.Journal of Applied Polymer Science，2006，102：5684-5691.［3］WANG Haihua，SHEN Yiding，FEI Guiqiang，et al.Micromorphology and phase behavior of cationic polyurethane segmented copolymer modified with hydroxysilane［J］.Journal of Colloid and Interface Science，2008，324：36-41.［4］SAETUNG Anuwat，KAENHIN Lalita，KLINPITUKAS Pairote，etal.Synthesis，characteristic and properties of waterborne polyurethane based on natural rubber［J］.Journal of Applied Polymer Science，2012，124：2742-2752.［5］ZHANG Meng，WU Yuanjuan，WU Haiyan，et al.Synthesis and characterization of α，ω-Bis(3-hydroxypropyl)-Functionalizedpoly{dimethylsiloxane-co-methyl［3-(2-acetyl-acetoxy)］propylsiloxane}［J］.Journal of Applied Polymer Science，2012，125： 595-607.［6］TAKJEON Ho，JANG Moon Kyoung，KIM ByungKyu，et al.Synthesis and characterizations of waterborne polyurethane-silica hybrids using sol-gel process［J］.Colloids and Surfaces A：Physicochem.Eng.Aspects，2007，302：559-567.［7］XIE Xingyi，TAN Hong，LI Jiehua，et al.Synthesis and characterization of fluorocarbon chain end-capped poly(carbonate urethane)s as biomaterials：A novel bilayered surface structure［J］.Journal of Biomedical Macterials Research：Part A，2008，84A (1)：30-43.［8］FAN Quli，FANG Jianglin，CHEN Qingmin，et al.Synthesis and properties of polyurethane modified with aminoethylaminopropylpoly(dimethyl siloxane)［J］.Journal of Applied Polymer Science，1999，74(10)：2552-2558.［9］ZONG Jianping，ZHANG Qingsi，SUN Haifeng，etal.Characterization of polydimethylsiloxane-polyurethanes synthesized by graft or block copolymerizations［J］.Journal of Polymer Bulletin，2010，65：477-493.［10］REKONDO A M J.BERRIDI Fernandez，LRUSTA L.Synthesis of silanized polyether urethane hybrid systems.Study of the curing process through hydrogen bonding interactions［J］.European Polymer Journal，2006，42(9)：2069-2080.［11］孟凡宁，邓春华，于晶，等.PTMEG型聚氨酯弹性体的力学性能研究［J］.Adhesion in China，2011(7)：13-15.。
二乙醇胺开环环氧树脂改性水性聚氨酯的合成及性能研究
二乙醇胺开环环氧树脂改性水性聚氨酯的合成及性能研究王继印;黄毅萍;陶灿;俞斌;解芝茜;李磊;许戈文【摘要】采用二乙醇胺(DEOA)开环环氧树脂E-44制得端羟基环氧树脂(E-OH),用E-OH合成一系列羟基环氧改性水性聚氨酯(EWPU)乳液,并研究了E-OH添加量对EWPU乳液的粒径及涂膜性能的影响.核磁氢谱(1H NMR)测定了E-OH的结构和开环率,傅里叶红外光谱(FT-IR)确定了水性聚氨酯(EWPU)的结构,激光粒度仪测定了EWPU乳液粒径,热重(TG)测定了EWPU的耐热性能.结果表明:随着E-OH添加量增大,EWPU预聚体黏度增大,乳液粒径增大,乳液稳定性下降.另外,随着E-OH添加量增大,EWPU胶膜吸水率、溶胀度、拉伸强度和断裂伸长率均出现先增加后降低的特点.EWPU胶膜力学强度最高可以达到26.69 MPa,断裂伸长率最高可以达到428.35％.综合分析实验数据得到E-OH在EWPU体系的最佳加入量为2.5％～3.5％.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2014(044)002【总页数】7页(P32-38)【关键词】二乙醇胺;环氧树脂;改性;水性聚氨酯【作者】王继印;黄毅萍;陶灿;俞斌;解芝茜;李磊;许戈文【作者单位】安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230601;安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230601;安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230601;安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230601;安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230601;安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230601;安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TQ630.4+3水性聚氨酯材料因其独特的环保优势而受到人们的广泛关注。