用封端异氰酸酯制备水性聚氨酯方法

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水性聚氨酯工业合成工艺流程

水性聚氨酯工业合成工艺流程
一、原料准备
1. 按照反应计划计算所需的多元醇、多元异氰酸酯类原料规格和数量。

2. 检测多元醇和多元异氰酸酯类原料的物理化学指标,检查是否达到合成要求。

3. 加载检测合格的多元醇和多元异氰酸酯类原料到料槽内。

二、原料混合、反应
1. 将多元醇和催化剂导入搅拌反应器内,开始混合。

2. 在过程中,逐步加入准备好的多元异氰酸酯类原料,形成原料混合液。

3. 控制温度在约35°左右,进行室温下的反应4~6小时。

4. 反应结束后,进行取样检测聚合度是否达到目标值。

三、处理分馏
1. 反应液进入离心机进行分离,去除残留的多余的多元异氰酸酯类原料。

2. 离心后液体进入真空打浆机进行脱气,除去生成的副产物2。

3. 脱气液体进入蒸馏塔进行进一步分馏,去除残余的有害物质。

4. 分离出的水性聚氨酯产品进行物理化学检测,确保指标合格。

五、产品装瓶打包
1. 通过色差机和粘度检测试验的聚氨酯产品进入塑料包装机内装瓶。

2. 装瓶好的产品进行打印 ,成为成品通过检验后出厂发货。

以上就是水性聚氨酯的基本工艺流程。

纺织整理剂用封端型脂肪族水性聚氨酯的合成与性能研究

曹风采王炜
（东华大学化学－．与生物工程学院生态纺织教育部实验室上海２１２）Ｉｚｔ－０６０摘要：以异佛尔酮二异氰酸酯（ＰＩ、醚多元醇、羟甲基丙酸（ＭＰ为主要原料，用ＩＤ）聚二ＤＡ）采
通讯联系人：王炜，，男副教授；研究方向为纺织品新型染整技术和电磁屏蔽织物的开发。
第５期
曹风采等・纺织整理剂用封端型脂肪族水性聚氨酯的合成与性能研究
・１３・
后即得到ＮＨＯ封端、ａＳ固体质量分数为３％左右０的水性聚氨酯乳液。
１１主要原料与仪器．
ＮＨＯ、ａＳ促进剂ＮＯ和适量乙醇，ｉ后加入ａｓ，３ｒｎ０ａ
三乙胺中和，强力搅拌下加入去离子水分散，０ｒｎ３ｉａ
聚醚多元醇（Ｍ３５，ＧＮ００羟值５．ｇＯ／、６８ｍＫＨｇ
环境污染小、粘度及流动性能很容易调节控制、使用
方便等特点，时还有溶剂型聚氨酯的一些重同要性能特征。因此水性聚氨酯成为当今聚氨酯领域发展的重要方向，它广泛应用于纤维、胶粘剂、涂层、弹性体、塑料、纺织助剂等领域。ＷＰＵ用于染整工业具有广泛的配伍性，加工设备及工艺的适应性强，产过程无三废污染。纺织生
中图分类号：Ｑ３６３４Ｔ１．３
文献标识码：Ａ
文章编号：０５—１０（０８００１０１０９２２０）５— ０２— ４Ｇ２０Ｅ２，羟值５ｍＫＨｇＰＧ００羟值６ｇＯ／、Ｅ２０，

水性聚氨酯的制备及改性方法

聚氨基甲酸酯（polyurethane），简称聚氨酯（PU），是分子结构中含有重复氨基甲酸酯（-NHCOO-）结构的高分子材料的总称。

聚氨酯一般由二异氰酸酯和二元醇或多元醇为基本原料经加聚反应而成，根据原料的官能团数不同，可制成线形或体形结构的聚合物，其性能也有差异。

聚氨酯具有良好的力学性能、粘结性能及耐磨性等，在各领域得到了广发应用。

由于溶剂型聚氨酯的溶剂为有机物，具有挥发性，不仅污染环境，而且对人体有害。

在人们日益重视环境保护的今天以及环保法规的确立，溶剂型涂料中的有机化合物的排放量受到了严格的控制，因此，开发污染小的水性涂料已成为研究的主要方向。

水性聚氨酯（WPU）具有优异的物理机械性能，其不含或含有少量可挥发性有机物，生产施工安全，对环境及人体基本无害，符合环保要求。

其生产方法分为外乳化法和内乳化法，外乳化法又称强制乳化法，由使用这种方法得到的乳液稳定性较差，所以使用较少。

目前使用较多的是内乳化法，也称自乳化法，即在聚氨酯分子链上引入一些亲水性基团，使聚氨酯分子具有一定的亲水性，然后在高速分散下，凭借这些亲水基团使其自发地分散于水中，从而得到WPU。

然而，亲水基团的引入在提高聚氨酯亲水性的同时却降低了它的耐水性和拒油性。

为了改善其耐水性和拒油性，通常是将强疏水性链段引入聚氨酯结构之中。

有机硅、有机氟由于其表面能低和热稳定性好受到人们的重视，已经得到了广泛应用。

同时利用纳米材料来提高涂膜的光学、热学和力学性能。

纳米改性WPU 完美地结合了无机物的刚性、尺寸稳定性、热稳定性及WPU的韧性、易加工性，纳米改性WPU为涂料向高性能化和多功能化提供了崭新的手段和途径，是最有前途的现代涂料研究品种之一。

[1]1.2 水性聚氨酯的基本特征及发展历史1937年德国的Otto Bayer博士首次将异氰酸酯用于聚氨酯的合成。

直到1943年德国科学家Schlack在乳化剂或保护胶体存在的情况下，将二异氰酸酯在水中乳化并在强烈搅拌下加入二胺，首次成功制备了水性聚氨酯。

封端型水性聚氨酯交联剂的制备及应用

封端型水性聚氨酯交联剂的制备及应用张永涛;赵振河;白慧英【摘要】以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚三元醇(330 N)为原料,异丙醇为溶剂,亚硫酸氢钠(NaHSO3)为封端剂,通过预聚、封端及自乳化等阶段合成了一种封端型水性聚氨酯交联剂.将该交联剂用于棉织物涂料印花,测试结果表明,印花织物的干、湿摩擦牢度及耐皂洗牢度均得到了有效提升.【期刊名称】《纺织科技进展》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】5页(P36-39,44)【关键词】聚醚三元醇;封端型水性聚氨酯;印花交联剂【作者】张永涛;赵振河;白慧英【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】TS195.2传统的水性聚氨酯用作黏合剂时主要是靠分子结构内部的氢键产生的内聚力进行黏结，其黏结强力较差，各项牢度很难达到生产要求，且不易储存［1］。

为解决这一问题，实验先将聚氨酯中游离的-NCO基团“保护”起来，需要时再将其释放出来重新利用［2］，研制出了一种既能产生内聚力，又可与含氢基团进行交联反应的封端型水性聚氨酯，并将其应用于涂料印花中，研究其应用性能。

1 实验部分1.1 试剂与仪器试剂：异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）（工业品，陕西天欣海绵制品有限公司）；聚醚三元醇330N（工业品，杭州久灵化工有限公司）；异丙醇，亚硫酸氢钠，甲苯，二正丁胺，溴甲酚绿，盐酸，渗透剂JFC（均为化学纯或分析纯，陕西华星实验科技有限公司）；丙烯酸酯黏合剂（实验室自制）；涂料红，乳化糊（均为工业品，陕西华润印染有限公司）。

仪器：101型电热鼓风干燥箱（北京科伟仪器有限公司），CMT-6014型真空泵（西安环宇化学与仪器厂），KDM型调温电热套（山东甄城仪器有限公司），JJ-1型电动搅拌器（上海浦东物理光学仪器厂），JYLQ01型浴霸灯（欧普照明股份有限公司），LA-205型热定型机（日本株式会社），MU505T型均匀轧车（北京纺织机械器材研究所），BS210S型电子天平（德国塞多利斯公司），Y571B型摩擦牢度仪（温州纺织仪器厂），SW-12A耐洗色牢度试验机（无锡纺织仪器厂），800型小型电动离心机（常州电器有限公司）。

水性聚氨酯的制备及改性方法

水性聚氨酯的制备及改性方法1.原料准备：制备水性聚氨酯的主要原料包括聚醚、聚酯、异氰酸酯、链延长剂、分散剂和稳定剂等。

聚醚和聚酯可以通过聚合反应得到，异氰酸酯则可以通过对二异氰酸酯与胺类化合物的反应制备得到。

2.排列反应：将原料按照一定的配方比例加入反应釜中，首先进行排列反应。

排列反应是将异氰酸酯与聚醚或聚酯进行反应，生成预聚体。

在反应过程中，需要添加催化剂来促进反应的进行。

3.中和反应：排列反应后，需要进行中和反应。

在中和反应中，将异氰酸酯和胺类化合物进行反应，生成水性聚氨酯。

中和反应是将异氰酸酯中的异氰基与胺类化合物中的氨基进行化学反应，生成封链所需的尿素键。

中和反应需要在适当的温度下进行，并添加催化剂来加速反应的进行。

4.分散：在中和反应完成后，需要将生成的聚氨酯溶液分散到水中。

可以通过机械剪切、超声波分散等方法将聚氨酯溶液细分散于水中，形成稳定的水性聚氨酯分散体系。

在分散过程中，可以添加适量的分散剂和稳定剂，以提高分散体系的稳定性。

5.改性：(1)添加改性剂：可以向水性聚氨酯中添加改性剂，如增塑剂、助剂等，以调节聚合物的性能。

(2)添加交联剂：可以向水性聚氨酯中添加交联剂，如异氰酸酯交联剂、聚醚二异氰酸酯交联剂等，以提高聚合物的耐磨性和耐化学性。

(3)添加填充剂：可以向水性聚氨酯中添加填充剂，如无机填料、有机填料等，以改善聚合物的机械性能和耐热性能。

(4)进行交联反应：可以通过热固化或紫外固化等方法对水性聚氨酯进行交联反应，以提高聚合物的耐磨性和耐化学性。

6.应用：改性后的水性聚氨酯可用于涂料、胶黏剂、纺织品、皮革等领域。

在涂料领域，水性聚氨酯因其环保性能和优良的耐化学性能，逐渐取代传统的有机溶剂型聚氨酯涂料。

在胶黏剂领域，水性聚氨酯因其良好的粘接性能和耐候性，被广泛应用于胶水、胶带等产品中。

总之，水性聚氨酯的制备和改性方法主要包括原料准备、排列反应、中和反应、分散和改性等步骤。

通过选择合适的原料和改性方法，可以获得具有良好性能的水性聚氨酯产品，满足不同领域的应用需求。

封端型阳离子水性聚氨酯固色剂的合成及性能

１３性能测定与表征．
透气性，著提高织物的耐摩擦性等。但单纯的显
水性聚氨酯具有耐水性差，织物和染料结合不牢与等缺点，进行适当的化学改性。需目前要将棉、等天然纤维织物的湿摩牢度麻
分析仪（ＧＡ）温度２～６０ ℃ ，温速率２Ｔ，００升０
提高到３级以上仍非常困难。针对这一现状，笔
者引入阳离子亲水基团和进行封端改性，成了合封端型阳离子水性聚氨酯乳液，其应用于棉、将麻
二异氰酸酯（Ｐ）有机锡催化剂和胺类成盐剂，ＩＤＩ、
固色工艺流程：色染烘干
水洗一固色一水洗
工业级，州东南鹏程化工厂；甲基二乙醇胺常氮
（ＭＤＥ、麻油、乙酮肟，学纯，药集Ｎ— Ａ）蓖甲化国团化学试剂有限公司。纯棉活性染料染色织物（红）无醛固色剂１广州仨立化工原料公司；深。，无醛固色剂２广州联庄科技有限公司。，１２实验步骤．将聚醚２０Ｎ— １、ＭＤＥ加入到反应器中，ＯＡ９
（州大学化学化工学院，常江苏常州２３６）１１４
摘要：验以氮甲基二乙醇胺（ＭＤＥ为亲水扩链剂，乙酮肟为封端剂，成了封端型阳离子水性聚氨实Ｎ— Ａ）甲合

聚醚多元醇合成封端型水性聚氨酯乳液

聚醚多元醇合成封端型水性聚氨酯乳液以聚醚三元醇和甲苯二异氰酸酯（TDI）为基本原料，异丙醇为稀释剂，亚硫酸氢钠为封端剂制得水性聚氨酯。

分析并讨论预聚温度和时间、R值、封端剂用量、封端温度及时间等因素对水性聚氨酯性能的影响。

标签：多元醇；封端；水性聚氨酯乳液（WPU）WPU在纺织品染色、印花、后整理，无纺布涂层整理、防水透湿等方面应用广泛。

WPU不但保留了传统溶剂型聚氨酯的优良性能，还具有无毒、不燃、不污染环境及节约能源等优点[1]。

在纺织和印染助剂方面，经常用作染色助剂、涂料印花粘接剂、柔软与防皱整理剂、抗静电和亲水整理剂等，可提高其染色深度、牢度以及纺织物的其他性能。

本文采用聚醚三元醇与TDI合成封端型WPU交联剂，合成方法简单，成本低廉。

探讨了各因素对WPU性能的影响。

1 实验部分1.1 原料及仪器甲苯二异氰酸酯（TDI），工业级，陕西天欣海绵制品有限公司；聚醚330，分析纯，杭州久灵化工有限公司；异丙醇、盐酸，化学纯，陕西华星实验科技有限公司；亚硫酸氢钠，化学纯，天津市福晨化学试剂厂；二正丁胺，化学纯，天津市红岩化学试剂厂；溴甲酚绿、甲基红，分析纯，陕西华星实验科技有限公司。

精密增力电动搅拌器，JJ-1，上海帅登有限公司；条纹型电热套，MH-500，北京科伟有限公司；红外光谱仪，5700，日本株式会社；及一般实验室设备。

1.2 封端型水性聚氨酯的制备在装有温度计和真空塞的三口烧瓶中投入称量好的聚醚330，在真空条件，温度120～140℃脱水2 h。

将脱水后的聚醚330自然冷却到60℃左右，将计量好的TDI滴加入三口烧瓶中，缓慢升温至70℃，保温预聚2 h。

反应结束后用冰水降温至0～5℃，加入计量的溶剂异丙醇、封端剂NaHSO3并不断搅拌反应40 min。

最后加水强力搅拌乳化1 h，得到封端型水性聚氨酯。

1.3 性能测试（1）-NCO基含量准确称取2 g左右预聚体置于锥形瓶内，加入10 mL无水甲苯溶解样品（难溶时稍稍加热），然后加入10 mL、1 mol/L的甲苯-二正丁胺溶液，充分震荡后静置20 min，以溴甲酚绿作为指示剂，用0.5 mol/L的盐酸标定，溶液由蓝色变为黄绿色视为终点。

封端水性聚氨酯的制备及其爽棉织物的防皱整理

型水性聚氨酯对棉织物进行抗皱整理，品的折痕回样复角提高了３。４。力保留率９％左右．Ｏ～０，强０
以上文献中采用整理剂特别是多元酸对织物整
封端水性聚氨酯的合成：体系ＲｎＮＯ（＝（ｃ）一－Ｏ）制在２０右．确称取６．４ｇＰＧ和３２０Ｈ控．左准２６Ｐ９．５
ＡｂｔａｔＴｅｂｌｃｅａｅｒｏｒｅｐｙｒｔａｅｗａｙｔｅｉｄｆｏｍｏｌｅｅｄｉｏｙｎｔ（）ｏｙｐｏｓｒｃ：ｈｏｋｄｗｔｂｎｏｌｕｅｈｎｓｓｎｈｓｚｒｅｔｕｎｉｃａａｅＴＤＩｓ．ｐｌｒ—
பைடு நூலகம்
关键词：棉织物；整理；断裂强力；抗皱性
中图分类号：Ｔ３４６；Ｔ６０９Ｓ９．Ｑ１．９Ｑ１．９；Ｔ１０５２４
文献标识码：Ａ
文章编号：１０ —４９０２８０１－４０４０３（１）－０００２０
Ｐｒｐｒｔｏａｉｋｌｒｓｓａｔｉｎｓｉｇｎｏｔｎａｒｃｆｅａａｉｎｎｄｗｒｎｅｅｉｔｎｆｉｈｎｏｃｔｏｆｂｉｏ
留率为９．％．颖等甲苯一，一异氰酸酯与聚２７丁１用２二４乙二醇制得封端水性聚氨酯，烫整理剂Ｆ — Ｃ与免ＲＥＯ等一起整理织物，物的折痕回复角由１０提高到织３。

水性聚氨酯的制备及改性方法

水性聚氨酯的制备及改性方法
一、水性聚氨酯的制备方法：
1.原位聚合法：通过在聚醚、聚酯等官能化的基料中，加入异氰酸酯类化合物，经过聚合反应形成水性聚氨酯。

2.分散聚合法：将异氰酸酯类物质预分散于水中，再与聚醚、聚酯等官能化的基料发生反应，形成水性聚氨酯。

二、水性聚氨酯的改性方法：
1.溶剂改性：将溶解介质（如乙醇、丙酮等）加入到水性聚氨酯中，通过调整溶解度和离子强度，改变聚氨酯的粘度、干燥速度等性能。

2.聚合物改性：将其他合成树脂（如丙烯酸乳液、聚酯树脂等）与水性聚氨酯混合进行共聚反应，以改善聚氨酯的力学性能、耐热性等性能。

3.环氧树脂改性：将环氧树脂加入水性聚氨酯中，通过交联反应，提高聚氨酯的耐磨性、耐溶剂性和耐冲击性。

4.硅橡胶改性：将硅橡胶加入水性聚氨酯中，形成混合胶，可以提高聚氨酯的耐候性、耐油性和抗拉强度。

5.纳米填料改性：引入纳米颗粒（如纳米二氧化硅、纳米氧化铁等）到水性聚氨酯中，通过增加界面层面，提高聚氨酯的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性。

三、水性聚氨酯的应用领域：
1.涂料与胶粘剂：水性聚氨酯可以用于木材涂料、金属涂料、塑料涂料、地板涂料、汽车涂料等领域。

2.印刷油墨：水性聚氨酯可以用于纸张印刷油墨、塑料印刷油墨等领域。

3.纤维与皮革：水性聚氨酯可以用于纺织面料的涂层、皮革的涂层和胶粘剂等领域。

4.胶黏剂与密封剂：水性聚氨酯可以用于建筑胶黏剂、汽车密封剂、电子胶黏剂等领域。

5.防腐与防护：水性聚氨酯可以用于防水涂料、防腐涂料、建筑涂料等领域。

总之，水性聚氨酯的制备及改性方法多种多样，可以根据不同需求和应用领域进行选择和调整，以获得理想的性能和性质。

咪唑封端型水性聚氨酯固化剂的合成及其应用

ＺＨＯＵＪｎ－ｎ，ＬＵｎ —ｉｇＬＪａ－ｉｇｉｇｊｇｉＩＭｉｇｘｎ，Ｕｉｐｎｎ
（ｃｏｌｏＳｈｏｆＣｈｅｃｌＥｎｉｅｒｎｍｉａｇｎｅｉｇ，ＨｅｅｉｅｓｔｆＴｅｈｏｏｙ，Ｈｅｅ３０９，Ｃｈｉ）ｆｉＵｎｖｒｉｙｏｃｎｌｇｆｉ００２ｎａ
ＡｂｔａｔＵｓｎｓｐｏｏｅｄｉｏｙｎｔ（Ｐ）ａｄｔｉｔｙｏｐｏａｅ（ｓｒｃ：ｉｇｉｏｈｒｎｉｃａａｅＩＤＩｎｒｍｅｈｌｌｒｐｎＴＭＰ）ａａｍａｅｉｌ，ｏｓｓｒｗｔｒａｓａｎ —
ｖｌｔｒｏｎｏｙｓｃａａｅｅｗａｅｂｒｅｐｌｉｏｙｎｔ，ｗｈｃａｅｕｅｓｔｅｃｒｎｇｎｎｅｌｃｅｔｏｍｅｅａｉｈｃｎｂｓｄａｈｕｉｇａｅｔａｄｄｂｏｋｄａｏｔｍｐｒ — ｒｔｒ，ｗａｙｔｅｉｅｆｅｏｒｓｅｓｏｈｍｉａｅｃｉｎ．Ｔｈｓｏｒｓｅｓｏｈｍｉａｅｃｉｎｕｅｓｓｎｈｓｚｄａｔｒｆｕｔｐｆｃｅｃｌｒａｔｓｏｏｅｆｕｔｐｆｃｅｃｌｒａｔｓｏ
ｏｔｍｏｄｔｎｏｈｙｔｅｉｏｌｃｅ－ｏｙｓｃａａｅｒｏｎｓｆｌｗｓｈｏａａｉｐｉｍｕｃｎｉｉｓｆｒｔｅｓｎｈｓｓｆｂｏｋｄｐｌｉｏｙｎｔｓｗｅｅｆｕｄａｏｌｏｏ：ｔｅｍｌｒｒｔ—
和力学性能均有明显改善。关键词：水性聚氨酯；封端异氰酸酯；咪唑；固化剂中图分类号：６１Ｏ３文献标识码：Ａ文章编号：０３５６（０００ —１２０１０ —００２１）１０２ —４

水性聚氨酯的制备与性能

水性聚氨酯的制备与性能水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，简称WPU）是一种以水作溶剂或分散介质的聚氨酯树脂。

相对于传统的有机溶剂型聚氨酯，水性聚氨酯具有可溶性好、可分散性好、环保性强等优点，广泛应用于涂料、胶粘剂、纤维处理剂等领域。

本文将介绍水性聚氨酯的制备方法和性能特点。

一、水性聚氨酯的制备方法1.环氧化物与异氰酸酯反应法：先将环氧化物与异氰酸酯反应生成异氰酸酯预聚体，然后将预聚体与水发生开环反应，生成水性聚氨酯。

2.改性醇酸与异氰酸酯反应法：将改性醇酸与异氰酸酯反应生成异氰酸酯预聚体，然后与水发生开环反应，生成水性聚氨酯。

3.水溶性聚酯与异氰酸酯反应法：将水溶性聚酯与异氰酸酯反应生成异氰酸酯预聚体，然后与水发生开环反应，生成水性聚氨酯。

4.乳化法：通过乳化剂将异氰酸酯分散到水中，然后加入反应物进行反应，生成水性聚氨酯。

二、水性聚氨酯的性能特点1.耐候性好：水性聚氨酯具有较好的耐候性，能够在室外长时间使用而不发生颜色变化、光泽下降等情况。

2.耐热性好：水性聚氨酯具有较高的热稳定性，能够在高温条件下保持较好的性能。

3.强度高：水性聚氨酯具有较高的强度和硬度，能够提供优良的物理性能和机械性能。

4.耐化学腐蚀性强：水性聚氨酯对酸、碱、溶剂等具有较好的耐腐蚀性，能够在化学环境中保持稳定。

5.低挥发性：由于水是溶剂或分散介质，水性聚氨酯相对于有机溶剂型聚氨酯具有较低的挥发性。

6.环保性好：水性聚氨酯采用水作为溶剂或分散介质，不含有机溶剂，具有良好的环保性。

三、水性聚氨酯的应用领域1.涂料：水性聚氨酯因其优异的性能和环保特点，被广泛应用于各类涂料中，例如家具涂料、木器涂料、金属涂料等。

水性聚氨酯涂料具有耐候性好、附着力强、耐磨性好等优点。

2.胶粘剂：水性聚氨酯在胶粘剂领域也有广泛的应用，例如纸张胶粘剂、木制品胶粘剂、皮革胶粘剂等。

水性聚氨酯胶粘剂具有粘接强度高、耐水性好、耐寒性好等特点。

IPDI型水性聚氨酯的合成工艺

IPDI型水性聚氨酯的合成工艺西安工程大学JournalofXi’anPolytechnicUniversity第25卷第4期(总110期)2011年8月Vo1.25,No.4(Sum.No.110)文章编号:1674-649X(2011)04-0488-05IPDI型水性聚氨酯的合成工艺朱骥,贺江平2,岳鹏飞(1.西安工程大学产业发展集团,陕西西安710048;2.西安工程大学纺织与材料学院,陕西西安710048)摘要:以聚醚多元醇,聚酯多元醇,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),二羟甲基丙酸(DMPA)等为原料,采用预聚体自乳化历程合成脂肪族水性聚氨酯.通过单因素分析法,优化配方,确定了最佳合成工艺:预聚反应65%,2h;扩链反应70~C,2h;R值1.8,2.4,DMPA用量3.5%一5.5%.关键词:抽洼聚氨酯;聚酯多元醇;合成;乳化中图分类号:TQ264.1文献标识码:A异氰酸酯与低聚物多元醇通过聚合反应生成聚氨基甲酸酯(Polyurethane),简称聚氨酯(PU).水性聚氨酯是指聚氨酯分散到水相中,体系中不含有机溶剂的聚氨酯.目前,国内以脂肪族异氰酸酯,聚酯多元醇为原料制备水性聚氨酯的研究较少?】.一般情况,水性聚氨酯乳液的制备方法分为外乳化法和自乳化法2种.所谓外乳化法就是在乳化剂,高剪切力条件下强制乳化的方法.自乳化法又称内乳化法,指聚氨酯链段中含亲水性成分,无需乳化剂即可形成稳定乳液的方法.本文以水乳液稳定机理和预聚体自乳化历程为理论基础,探讨出IPDI型水性聚氨酯的合成工艺以及各组分对产品最终性能的影响,从而为制备高固含量,高性能水性聚氨酯时优化合成工艺提供理论依据,使得棉织物具有多种性能,提高其质量.为开发功能化,多样化的复合型水性聚氨酯整理剂提供帮助,同时合成的水性聚氨酯不仅耐水性,成膜性好,而且无甲醛,环保,无污染.1实验1.1原料和仪器(1)原料异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI,嘉兴禾欣化学股份有限公司),2,2.二羟甲基丙酸(DMPA,临海忆达化工有限公司),聚酯二醇,聚醚丙二醇(PPG,上海高桥化工三厂),二月桂酸丁基锡(DBTDL,上海青析化工科技有限公司),三乙胺(天津市天力化学试剂有限公司),二正丁胺(天津市博迪化工有限公司),异丙醇,丙酮(天津市富宇精细化工有限公司),溴甲酚绿,甲苯(天津市富宇精细化工有限公司).(2)仪器电子恒温不锈钢水浴锅,电子调温电热套,自动定型烘干机,强力树脂压轧机,循环水式多用真空泵,精密增力电动搅拌器,电子分析天平,分析扫描电子显微镜.1.2合成路线将聚酯/聚醚混合多元醇加人装有温度计及电动搅拌器的三口瓶中加热熔融,加人一定量的异佛尔酮收稿日期:2011-05-27基金项目:陕西省教育厅专项自然科学基金资助项目(09JK473)通讯作者:朱骥(1961?),男,江苏省常州市人,西安工程大学高级工程师.E-mail:yue0011@163.CO1第4期IPDI型水性聚氨酯的合成工艺489二异氰酸酯(IPDI),混合均匀后,滴加单位总量的l%的催化剂(二月桂酸丁基锡),缓慢升温至55~C一65~C,滴定体系中游离一NCO的含量达到理论值,滴加二羟甲基丙酸(DMPA),缓慢升温至70~C,80~C,再次滴定体系中游离一NcO的含量达到理论值,将预聚体冷却至40~C,50~C,快速搅拌条件下加入三乙胺进行中和反应,搅拌30min,然后降至室温,高速搅拌的条件下加入去离子水乳化30min,得到亲水性聚氨酯乳液.1.3测试方法(1)一NC0基团摩尔分数的测定取定量的预聚物,用甲苯溶解稀释后,加入定量的二丁胺,用标准盐酸滴定过剩的二丁胺.(2)含固量的测定恒重的称量瓶中,精确称取乳液样品2,3g,恒温120%干燥3h,计算固含量.固含量(%)=(G2一c)/(G.一G)×100.式中G为称量瓶质量,C为烘前瓶和试样总质量,为烘后瓶和试样的总质量.(3)粒径的测定粒径采用马尔文激光粒度仪进行分析,操作温度为25?.(4)粘度的测定采用NDJ一8S数字显示粘度计进行乳液粘度的测定,用2号转子,转速为60r/min,温度为(25?2)?.’(5)耐水性的测定准确称重()后将其浸入蒸馏水中浸泡24h取出,迅速擦去表面的水分后称重(),计算吸水率P:P(%)=((一)/)×100.(6)拉伸强度与断裂伸长率的测试按照GB/T528---92标准测定拉伸强度和断裂伸长率.2结果与讨论2.1原料的选择(1)多元醇的选择常用聚醚二醇,聚酯二醇作为反应物居多,但为了达到特殊的性能也使用聚醚三醇,聚酯多元醇,聚碳酸酯二醇,聚己内酯二醇因价格昂贵,使用受到限制.本文选用聚醚二醇,聚酯二醇,聚碳酸酯等不同分子量的多元醇,制备水性聚氨酯乳液,其性能见表1.表1不同多元醇制备的水性聚氨酯性能比较从表1可以看出,聚醚型聚氨酯乳液耐水性较好,但胶膜强度低,粘附力低;聚酯型聚氨酯乳液耐水性稍差,但成膜后力学性能,粘附力好.为了使成本及耐水性等性能取得平衡,本文选择聚酯1000,聚酯/聚醚混合型作为预聚反应物.(2)亲水单体的选择采用自乳化制备亲水性聚氨酯,需要引入亲水基团或亲水链段,这是因为聚氨酯本身没有亲水性,不溶于水也难分散于水中,而且异氰酸酯基易与水发生亲核反应.合成水性聚氨酯时,常用的亲水单体如表2所示.引入磺酸亲水基团的相关报道较少,羧基亲水基团的研究及应用较多,羧基可以中和成盐,提高了聚氨酯亲水性,实现自乳化.且阴离子型的亲水单体来源丰富,用量少,反应快,使自乳化型水性聚氨酯获得良好的稳定性,综合考虑选择阴离子型的羧基亲水基团亲水单体.2.2异氰酸酯与羟基摩尔比的选择异氰酸酯基团是异佛尔酮异氰酸酯的端基,羟基为聚酯二醇和二羟甲基丙酸中的羟基,异氰酸酯与羟基的摩尔比(简称)是水性聚氨酯合成的一个重要参数,它反映了水性聚氨酯中的软硬段比例.值对水性聚氨酯乳液的稳定性,耐水性,粘度,粒径以及拉伸强度等性能见表3.从表3可看出,随值增大,乳液的稳定性变差,吸水率降低,粘度增大,平均粒径增大,拉伸强度提第4期IPDI型水性聚氨酯的合成工艺491按照工艺进行扩链反应,30min,60min,90mi,120min,150min时抽取样品,滴定体系中游离一NCO含量,与理论一NCO含量对比,判定反应是否完全,结果见表5.从表5可看出,随扩链温度升高,达到一NCO含量理论值的时间缩短.75~C时,反应加剧,粘度增大,体系中游离一NcO在90min内降低到2.6%,低于理论值2.8%,这可能是发生了副反应.65?时,反应速度缓慢,反应时间长.70~C时,反应较为平缓,粘度适中,当反应120min时,游离一NCO含量基本达到理论值(一NCO理论值=2.84%).综合考虑,认为扩链温度7Oc【=反应120rain最适宜.2.4DMPA含量的选择亲水基团的含量大小对水性聚氨酯稳定性能起着重要作用,聚氨酯之所以能够自发的分散在水中,就是因为在聚氨酯分子链上引入的亲水基团.实验只改变DMPA含量,探讨其对水性聚氨酯乳液外观,稳定性,粘度,粒径及吸水率的影响,见表6.由表6可以看出,随着DMPA含量的增加,乳液外观从少量沉淀转变为半透明泛蓝光;乳液的稳定性增强,当增加到5.5%以上,出现胶解现象;乳液粘度上升,粒径逐渐减小,吸水率不断增加.因此,认为DMPA含量为3.5%一5%较为合适.2.5亲水扩链剂加入方式表6DMPA含量对水性聚氨酯性能的影响DMPA的加料方式有粉末法和溶液法两种,本文采用预聚体法合成产物,其他因素均不变,分别采取粉末法,溶液法进行扩链反应,制备的水性聚氨酯乳液性能见表7.表7不同扩链方式对水性聚氨酯乳液的影响注:(1)聚酯1000是分子量为1000的聚酯二醇;(2)溶液法是用N,N一二甲基甲酰胺(DMF)溶解的;(3)聚酯/聚醚分子量均为1000,比例是1:1.从表7可以看出,采取溶液法加入亲水扩链剂,制备的水性聚氨酯乳液颗粒小,稳定性好,反应2h基本都达到了一NCO理论含量.制得的聚氨酯预聚体易乳化,乳液的外观较好,且能大大缩短扩链反应时间.因此在扩链反应中采用溶液法加入DMPA亲水扩链剂较好.2.6织物整理后的性能分析(1)水性聚氨酯对抗皱性能的影响用不同量的水性聚氨酯对棉织物进行整理,并对处理过的棉布多次水洗后再进行折皱回复角性能测试,结果见表8.表8水性聚氨酯对抗皱性能的影响由表8可以看出,经过聚氨酯处理后织物的经纬向折皱回复角明显的增加,并随着用量的增大而增492西安工程大学第25大;当用量为70~90g/L时,变化不太明显.故可考虑选择合适的用量为70g/L_(2)织物整理前后分析为了观察整理前后织物的表面形态以及水性聚氨酯整理剂在棉纤维表面固着情况,实验对整理前后的棉纤维进行扫描电子显微镜测试,结果见图1.从电镜照片可见,未整理的棉纤维与整理后的棉纤维区别很显着.未整理的棉纤维表面非常粗糙,存在许多细小的天然沟纹,经水性聚氨酯整理后,纤维表面部分区域变得比较平整和光滑.3结论(1)采取自乳化法,选用聚酯二元醇,聚醚二元醇,异佛尔酮二异氰酸酯IPDI作为原料,选取溶液法加人亲水扩链剂DMPA,制备水性聚氨酯整理剂.(a)整理前织物图1棉纤维的电子扫描(b)整理后织物(2)最佳工艺参数:R值在1.8—2.4之间,预聚温度为65~C,时间2h;扩连反应温度为70~C,时间2hDMPA含量为3.5%,5%较为合适,中和温度为40?,5O?,时间30min;室温下乳化30rain.(3)该方法制备的水性聚氨酯成膜性,耐水性和稳定性均较好,防皱效果明显,且环保元污染.参考文献:[1]朱立华,徐文宣.水性聚氨酯技术进展[J].合成技术及应用,2000,16(1):31—34.[2]沈一丁,张彩霞.阳离子有机硅聚氨酯自交联乳液的制备和应用[J].中国皮革,20oo,29(17):13-17.[3]郝广杰,张邦华,宋谋道.叔胺型水性聚氨酯的合成及其性能[J].应用化学,1998,15(3):30-34.[4]段宗耀.水性聚氨酯的合成及改性[J].高新技术,2007,12(5):22-25.[5]胡津昕,孙多先,于震宇.水性聚氨酯粒径和黏度性能的研究[J].天津大学,2003,36(6):719-723ThesynthesisofIPDI-?basedwaterbornepolyurethaneZHUJi,HEJiang-ping,YUEPeng-fei(1.IndustrialGroup,XianPolytechnicUniversity,Xi811710048,China;2.SchoolofTextileandMaterials,XiallPolytechnicUniveristy,Xian710048, China)Abstract:IPDI—basedaliphatiewaterbornepolyurethane(WPU)aresynthesizedbyusingpolyetherp olyols,polyesterpolyols,isopropylketonediisocyanate(IPDI)anddimethylolpropioni cacid(DMPA)withthemethod0pre—polymerizationself-emulsion.Univariateanalysisisusedintheprocessofsynthesisinordertooptimiz eth,bestsyntheticmethod.Theoptimizedsyntheticconditionsareasfollows~pre —polymerizationprocessiseonduete,under65~Cfor2hours,extendedchainreactionisperformedunder65~Cfor2hour s,RvalueisaboutI.8to2.andDMPAiSabout3.5%-5.5%.Keywords:waterbornepolyurethane;polyesterpolylol;synthesis;emulsification编辑,校对:武晖。