不同软段对水性聚氨酯性能影响的研究-

不同软段对水性聚氨酯性能影响的研究

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杨江涛一吴晓青?一唐贤材一张国栋一王凡

（中北大学理学院一太原０３００５１）

摘一要：分别以聚丙二醇（ＰＰＧ）二聚乙二醇（ＰＥＧ）二聚四亚甲基醚二醇（ＰＴＭＧ）为多元醇组分，异佛尔酮二异氰酸酯（ＩＰＤＩ）为异氰酸酯组分，２，２?二羟甲基丙酸（ＤＭＰＡ）二１，４?丁二醇（ＢＤＯ）为扩链剂，采用预聚体法合成一系列不同软段的水性聚氨酯（ＷＰＵ）三讨论了聚醚二醇的种类及异氰酸酯指数（Ｒ值）对合成ＷＰＵ乳液及胶膜性能的影响三结果表明，当Ｒ值为１ １５时，ＰＴＭＧ型ＷＰＵ的干燥速率二成膜性均优于ＰＰＧ型和ＰＥＧ型ＷＰＵ三当Ｒ值为１ ２时，ＰＴＭＧ型ＷＰＵ的粘结性能和拉伸性能均较优，耐水性最好；当Ｒ值为１ ０５时，ＰＴＭＧ型ＷＰＵ的干燥速率最快，耐水性最差三关键词：水性聚氨酯；聚醚多元醇；聚醚型聚氨酯；软段

中图分类号：ＴＱ３２３ ８一一一文献标识码：Ａ一一一文章编号：１００５－１９０２（２０１６）０５－００４１－０３一

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通信联系人：吴晓青，教授；基金项目：山西省回国留学人员科研资助项目（ＷＸ０９０２２２７）三

一一水性聚氨酯（ＷＰＵ）具有无毒环保二不易燃二节能等优点［１－２］，２０世纪７０年代后，ＷＰＵ已被广泛研究并实现了商业化［３－４］三聚氨酯是柔性软段和刚性硬段连接形成的嵌段共聚物三软段由聚醚或聚酯结构组成，主要影响材料的弹性和低温柔韧性［５］，对材料的力学性能二结晶性和耐水性能等都有明显影响三Ｏｐｈｉｒ等［６］对含有不同类型软段的ＰＵ进行了研究，表明聚酯型ＰＵ比相应的聚醚型ＰＵ具有更好的物理机械性能三国内学者主要以混合聚醚多元醇［７］二聚酯聚醚混合多元醇为软段［８］分别来研究软段对ＷＰＵ性能的影响三本研究采用预聚体法，以异佛尔酮二异氰酸酯（ＩＰＤＩ）为异氰酸酯组分，以聚丙二醇（ＰＰＧ）二聚乙二醇（ＰＥＧ）二聚四氢呋喃二醇（ＰＴＭＧ）分别为软段，合成一系列软段结构不同的ＷＰＵ，讨论软段类型及异氰酸酯指数（Ｒ值）对ＷＰＵ综合性能的影响三１一实验部分

１ １一主要原料及设备

聚丙二醇（ＰＰＧ，Ｍｎ＝１０００），工业级，深圳市光

华伟业实业有限公司；聚四亚甲基醚二醇（ＰＴＭＧ，Ｍｎ＝１０００），工业级，广州和氏璧化工材料有限公司；聚乙二醇（ＰＥＧ，Ｍｎ＝１０００）二异佛尔酮二异氰酸

酯（ＩＰＤＩ）二２，２?二羟甲基丙酸（ＤＭＰＡ），化学纯，天

津市大茂化学试剂厂；Ｎ?甲基吡咯烷酮（ＮＭＰ）二１，４?丁二醇（ＢＤＯ）二三乙胺（ＴＥＡ），分析纯，上海晶纯

试剂有限公司；二月桂酸二丁基锡（ＤＢＴＤＬ），分析纯，阿拉丁试剂公司三聚醚二醇使用前在８０?下真空除水８ｈ；丙酮和三乙胺用４?型分子筛脱水７ｄ三

ＮＤＪ?８Ｓ型数字旋转黏度计，上海昌吉地质仪器

有限公司；ＢＬＤ?２００Ｎ型电子剥离试验机，济南兰光机电有限公司；８０?２型离心机，常州市三盛仪器制造有限公司三

１ ２一聚醚型ＷＰＵ分散液的制备

将计量的聚醚多元醇和ＩＰＤＩ加入装有温度计二回流冷凝管和搅拌器的三口烧瓶中，４５?下通氮气２０ｍｉｎ，升温至８０?，加入微量的催化剂ＤＢＴＤＬ，反

应约２ｈ至ＮＣＯ基含量达到理论值（约１１ ３４％），然后加入用ＮＭＰ溶解的ＤＭＰＡ反应约１ｈ，加入扩链剂ＢＤＯ，继续反应至ＮＣＯ基含量达到理论值（约１ １４％），反应过程中如果体系黏度大，则加入丙酮降黏三随后降温至４５?，加入ＴＥＡ使１００％中和，

快速搅拌反应３０ｍｉｎ三最后在高速搅拌下加入计量的去离子水乳化，乳化结束后用旋转蒸发仪除去丙酮，得到固体质量分数为３５％左右的ＷＰＵ乳液三１ ３一ＷＰＵ胶膜的制备

将ＷＰＵ乳液倒入聚四氟乙烯模具（长１０ｃｍ二宽３ｃｍ）中，室温干燥４８ｈ，然后放入６０?真空干燥箱中进一步干燥２４ｈ，完全除去胶膜中残留的水四

１４四２０１６年第３１卷第５期２０１６．Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．５

聚氨酯工业

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