IPDI_HDI型水性聚氨酯分散体的合成及性能研究
聚氨酯胶粘剂的研究进展、合成、改性与应用
技术研讨与交流II畫驚器&扯◎啊蛋虧0◎腮收稿日期：2018-12-17作者简介：李国遵（1988-），男，硕士，主要从事聚氨酯、聚豚的研发工作，发表多篇论文、专利。
E-mail:liguozun@。
聚氨酯胶粘剂的研究进展、合成、改性与应用李国遵，高之香，李士学，李建武,陈雨，赵苗（三友（天津）高分子技术有限公司，天津300211）摘要:通过查阅国内外相关文献资料，简要阐述了聚氨酯胶粘剂的性能、结构、合成、改性及应用等相关内容，综述了聚氨酯胶粘剂目前国内外的研究现状及研究进展，并对聚氨酯胶粘剂的发展做了展望。
关键词:聚氨酯胶粘剂；合成;改性;应用；研究进展中图分类号:TQ433.4+32文献标识码:A文章编号:1001-5922（2019）05-0177-04随着科学技术的发展，我国胶粘剂工业持续快速发展。
硅树脂、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯和其他各种胶粘剂广泛应用于各个领域円。
聚氨酯（PU）胶粘剂优异的机械性能、良好的耐低温性、耐酸碱性、耐油污性和与基材良好粘合性在众多材料中脱颖而出“。
聚氨酯胶粘剂是分子链中含有氨基甲酸酯基团（-NHCOO-）或（和）异氤酸酯基团（-NCO）的粘合剂。
分子链中大量的氨基甲酸酯、基甲酸酯、缩二和其他基团赋予聚氨酯胶粘剂优异的性能“81o1异氧酸酯聚氨酯胶粘剂的研究现状聚氨酯胶粘剂的合成是基于异氤酸酯独特的化学性质。
异氤酸酯是分子中含有异氤酸酯基团（-NCO）的化合物，该基团具有重叠双键排列的高度不饱和键结构，能与各种含活泼氢的化合物进行反应。
在聚氨酯胶粘剂领域，主要使用含有2个或多个-NCO特征基团的异氤酸酯。
根据产品在光照下是否发生黄变现象将聚氨酯胶粘剂分为通用型异氤酸酯聚氨酯胶粘剂和耐黄变型异氤酸酯聚氨酯胶粘剂。
1.1通用型异氧酸酯聚氨酯胶粘剂的研究现状通用氤酸酯，即芳香幅氤酸酯是目前聚珮工业使用最广泛的异氤酸酯，由于结构中与苯环相连的亚甲基易被氧徳解团Wt料处黄变罷常用的W1W氤酸酯有TDI、MDI和PAPI等。
IPDI型水性聚氨酯的合成工艺
IPDI型水性聚氨酯的合成工艺朱骥;贺江平;岳鹏飞【摘要】IPDI-based aliphatic waterbome polyurethane ( WPU ) are synthesized by using polyether polyols, polyester polyols, isopropyl ketone diisocyanate(IPDI) and dimethylol propionic acid (DMPA) with the method of pre-polymerization self-emulsion, Univariate analysis is used in the process of synthesis in order to optimize the best synthetic method. The optimized synthetic conditions are as follows: pre-polymerization process is conducted under 65 ℃ for 2 hours, ext ended chain reaction is performed under 65℃ for 2 hours, if value is about 1. 8 to 2. 4 and DMPA is about 3. 5% -5. 5%.%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℃,2h;R值1.8 ～2.4,DMPA用量3.5％～5.5％.【期刊名称】《西安工程大学学报》【年(卷),期】2011(025)004【总页数】5页(P488-492)【关键词】水性聚氨酯;聚酯多元醇;合成;乳化【作者】朱骥;贺江平;岳鹏飞【作者单位】西安工程大学产业发展集团,陕西西安 710048;西安工程大学纺织与材料学院,陕西西安 710048;西安工程大学产业发展集团,陕西西安 710048【正文语种】中文【中图分类】TQ264.1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［1］.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.1.1 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/聚醚混合多元醇加入装有温度计及电动搅拌器的三口瓶中加热熔融，加入一定量的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，混合均匀后，滴加单位总量的1%的催化剂(二月桂酸丁基锡)，缓慢升温至55℃ ～65℃，滴定体系中游离—NCO的含量达到理论值，滴加二羟甲基丙酸(DMPA)，缓慢升温至70℃ ～80℃，再次滴定体系中游离—NCO的含量达到理论值，将预聚体冷却至40℃ ～50℃，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)—NCO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－G)/(G1－G)×100.式中 G为称量瓶质量，G1为烘前瓶和试样总质量，G2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-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(W1)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(W2)，计算吸水率P:P(%)=((W2－W1)/W)×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.2.1 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［2］.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.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R)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.R值［3］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R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，拉伸强度提高.综合考虑，R值与粒径、粘度、拉伸强度及耐水性的关系，确定R值在1.8～2.4之间制备的水性聚氨酯乳液性能优良.2.3 温度和时间的确定(1)预聚反应温度和时间预聚反应温度较低易于控制，但反应缓慢，周期较长;温度较高时，反应速度快，时间短，副反应增多，对产品的性能有影响［4］.为了确定最佳的反应温度和时间，本文选择55℃，60℃，65℃，70℃作为预聚反应温度，采用聚酯/聚醚多元醇，摩尔比为1∶1进行预聚反应，30min，60min，90min，120min，150min时抽取样品，滴定体系的—NCO含量，与理论—NCO含量对比，判定反应是否完全，结果见表4.从表4可以看出，反应时间延长，游离的—NCO基团减少;反应温度越高，达到游离—NCO理论含量所需时间越短.温度为55℃，120min后游离—NCO含量为7.5%，远高于理论含量(—NCO%理论含量=5.3%);温度为70℃，游离—NCO含量在90min内降到5.2%，低于理论值5.3%，发生副反应;温度为60℃和65℃时，体系中剩余的—NCO含量在5.2% ～5.6%，与理论含量相近，但温度为60℃需要150min才能达到理论含量，反应周期长，生产效率低.综合考虑，选取预聚温度65℃，反应时间120min.(2)扩连反应温度和时间选择65℃，70℃，75℃为扩链反应温度，聚酯/聚醚多元醇摩尔比为1∶1，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—NCO含量，与理论—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—NCO含量理论值的时间缩短.75℃时，反应加剧，粘度增大，体系中游离—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℃时，反应较为平缓，粘度适中，当反应120min时，游离—NCO含量基本达到理论值(—NCO理论值=2.84%).综合考虑，认为扩链温度70℃反应120min最适宜.2.4 DMPA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［5］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% ～5%较为合适.2.5 亲水扩链剂加入方式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.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—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.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的固着情况，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著.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.(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，选取溶液法加入亲水扩链剂DMPA，制备水性聚氨酯整理剂.(2)最佳工艺参数:R值在1.8～2.4之间，预聚温度为65℃，时间2h;扩连反应温度为70℃，时间2h;DMPA含量为3.5% ～5%较为合适，中和温度为40℃ ～50℃，时间30min;室温下乳化30min.(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，且环保无污染.【相关文献】［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，2000，29(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］.天津大学学报，2003，36(6):719-723.。
聚碳酸亚丙酯型水性聚氨酯的合成与性能研究
聚碳酸亚丙酯型水性聚氨酯的合成与性能研究王亮;麻乐;陈伟彬;刘保华【摘要】以聚碳酸亚丙酯多元醇(PPC)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、乙二胺(EDA)为原料,制备了PPC型水性聚氨酯(PPCWPU).研究了异氰酸酯指数、DMPA用量对水性聚氨酯乳液及其成膜后性能的影响,结果显示,当w(DMPA)为5％、异氰酸酯指数值为1.5时产品的综合性能最优,拉伸强度达到50MPa,断裂伸长率达到583％.实验表明,PPCWPU的强度和聚碳酸亚己酯型WPU相近,远远超过聚醚和聚酯型WPU,断裂伸长率处于聚醚和聚酯型WPU之间.PPCWPU还具有良好的耐热性,热分解失重5％的温度为2711℃,和其他类型的水性聚氨酯相近.【期刊名称】《天然气化工》【年(卷),期】2016(041)001【总页数】5页(P41-45)【关键词】聚碳酸亚丙酯二元醇;水性聚氨酯;合成;力学性能【作者】王亮;麻乐;陈伟彬;刘保华【作者单位】广东工业大学材料与能源学院,广州 510006;广东工业大学材料与能源学院,广州 510006;广东工业大学材料与能源学院,广州 510006;广东工业大学材料与能源学院,广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TQ31;TQ323.8聚碳酸亚丙酯多元醇(Polypropylene carbonate polyols,PPC)是一类新型多元醇树脂，它可以用CO2与环氧丙烷共聚工艺制备，该工艺原料成本低，对CO2的综合利用具有重要的意义[1-2]。
PPC分子端基有两个或多个醇羟基,可以用于制备各种聚氨酯材料。
目前，已有不少以该多元醇为基础的水性聚氨酯合成及应用研究，但是制备的水性聚氨酯产品力学性能、耐热性等与传统的聚醚和聚酯型水性聚氨酯有较大的差距[3-4]，影响了PPC在水性聚氨酯中的应用。
最近，我们制备出一种新型PPC二醇，该二醇相对分子质量分布窄，分散系数在1.2～1.3之间，其残余催化剂金属离子的质量分数在0.005%～0.01%之间，研究发现以该材料为基础制备的聚氨酯弹性体具有优良的力学性能和耐水解性能[5]，是一种潜在的具有较高性价比的水性聚氨酯原料，有可能解决目前聚酯型水性聚氨酯水解稳定性差、聚醚型聚氨酯力学性能差、聚碳酸亚己酯二醇（PCDL）成本高的缺点。
水性聚氨酯的合成
闫福安，陈俊(武汉工程大学化工与制药学院,武汉430073)摘要：对水性聚氨酯的合成单体、合成原理、合成工艺及改性方法作了介绍。
水性聚氨酯合成技术不断完善,市场正在推进,国内相关企业和研究机构应加强合作,从分子设计出发,不断推进水性聚氨酯产业的技术进步和市场推广。
关键词：水性聚氨酯；合成；改性0引言聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。
由于其合成单体品种多、反应条件温和、专一、可控,配方调整余地大及其高分子材料的微观结构特点,可广泛用于涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体,已成为人们衣、食、住、行必不可少的材料之一,其本身就已经形成了一个多品种、多系列的材料家族,形成了完整的聚氨酯工业体系,这是其它树脂所不具备的。
据有关报道,在全球聚氨酯产品的消耗总量中,北美洲和欧洲占到70％左右。
美国人均年消耗聚氨酯材料约5.5kg,西欧约4.5kg,而我国的消费水平还很低,年人均不足0.5kg。
溶剂型的聚氨酯涂料品种众多、用途广泛,在涂料产品中占有非常重要的地位。
水性聚氨酯的研究始自20世纪50年代,60、70年代,对水性聚氨酯的研究、开发迅速发展,70年代开始工业化生产用作皮革涂饰剂的水性聚氨酯。
进入90年代,随着人们环保意识以及环保法规的加强,环境友好的水性聚氨酯的研究、开发日益受到重视,其应用已由皮革涂饰剂不断扩展到涂料、黏合剂等领域,正在逐步占领溶剂型聚氨酯的市场。
在水性树脂中,水性聚氨酯仍然是优秀树脂的代表,是现代水性树脂研究的热点之一。
1水性聚氨酯的合成单体1.1多异氰酸酯(polyisocynate)多异氰酸酯可以根据异氰酸酯基与碳原子连接的部位特点,可分为四大类：芳香族多异氰酸酯(如甲苯二异氰酸酯,TDI)、脂肪族多异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯,HDI)、芳脂族多异氰酸酯(即在芳基和多个异氰酸酯基之间嵌有脂肪烃基－常为多亚甲基,如苯二亚甲基二异氰酸酯,XDI)和脂环族多异氰酸酯(即在环烷烃上带有多个异氰酸酯基,如异佛尔酮二异氰酸酯,IPDI。
高固含量水性聚氨酯的合成及性能研究
作者简介：康永(1981-)，男，博士研究生，高级工程师，现从事无机非金属材料以及功能化高分子复合材料研究工作。
收稿日期：2019-04-29聚氨酯通常分为溶剂型聚氨酯和水性聚氨酯。
溶剂型聚氨酯通过酮类、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯等有机溶剂制得，这些溶剂易挥发、气味大、易燃易爆、污染环境。
水性聚氨酯把水作为分散介质，有气味小、不污染环境、不燃、节能、操作加工方便等优点。
因而水性聚氨酯迅速在皮革涂饰[1~3]、手套、导管、涂料等很多领域得到应用[4~5]。
水性聚氨酯是指聚氨酯溶解于水或分散于水中而形成的一种聚氨酯溶液或乳液。
传统水性聚氨酯乳液固含量低(<40%)，导致初黏力低、自增稠性差、干燥成膜速度慢、光泽性较低等缺点，因而应用推广受到限制。
高固含(>50%)水性聚氨酯乳液则具有成膜和干燥时间短、设备利用率高、单位产品能量消耗和运输成本低等优点。
研究表明其在50℃左右干燥温度下其干燥速度与普通溶剂型聚氨酯相似，从而使合成革应用上完全代替溶剂型产品[6~7]。
由此可见，高固含革用水性聚氨酯成膜和干燥时间短、设备利用率高、单位产品能量消耗和运输成本低，适应快节奏现代生产线的生产要求。
在此基础上，研究成膜后耐水、表面黏度等相关性能，应用在合成革基层，使其耐水、透气、环保，制得更好更舒适的皮革产品，是本课题研究的意义之所在[8~9]。
本课题的创新点首先在于制成水性聚氨酯以取代溶剂型聚氨酯。
水性聚氨酯产品用于PU 革生产性能可以与溶剂型聚氨酯相媲美，气味小、不污染环境、不燃、节能安全环保。
其次，在于解决了高固含往往伴随黏度大的矛盾，制成了低黏度的高固含水性聚氨酯乳液。
高固含使其稳定性好，干燥速度快，胶膜强度大，并以良好的流动性和快干性满足施工工艺要求，为水性聚氨酯的工业化奠定基础。
最后，在于实现了有机硅改性，使制成胶膜耐水性得到很大提高。
合成的高固含水性聚氨酯乳液力求在保证固含量大于50%的情况下，同时通过有机硅改性后制成胶膜具有良好的透气性、耐水性和机械性，能够满足用在皮革基层的要求。
水性聚氨酯的合成
水性聚氨酯树脂和其他树脂一样, 其最终制品的性能是由内部结构决定的。
阳离子型水性聚氨酯是将叔胺官能团引入到聚氨酯的大分子中而制得的。
通常用含叔胺基的二醇作扩链剂, 用烷基化剂或合适的酸进行季铵化而得到离子基团。
和普通的聚氨酯一样可用不同种类的多元醇、不同结构的二异氰酸酯、不同类型的扩链剂、不同类型的中和剂和采用不同的合成方法进行合成。
阳离子型水性聚氨酯的骨架上带有阳离子基团, 这就使其具有了一些独特的性能, 在皮革、涂料、胶粘剂、纺织和造纸等领域有着较好的应用。
此外, 阳离子水性聚氨酯对水的硬度不敏感, 且可以在酸性条件下使用。
因此, 开发出性能优异的阳离子水性聚氨酯, 其市场前景非常广阔。
1 阳离子水性聚氨酯的合成 1.1 合成机理合成阳离子水性聚氨酯时, 一般通过两种途径引入阳离子。
一是用卤素元素化合物引入阳离子,该机理先将聚醚或者聚酯二醇与二异氰酸酯制成预聚体, 加入溶剂降低粘度后, 加入卤素元素化合物( 如2,3-二溴丁二酸) 扩链, 然后再加入溶剂降低粘度, 加入三乙胺季铵化, 搅拌离子化, 将离子化后的PU 分散到水中, 高速剪切乳化, 最后蒸除溶剂。
该机理的季铵化是SN2(亲核取代反应) 二是用叔胺化合物引入阳离子, 该机理首先将聚醚或者聚酯二醇与二异氰酸酯制成预聚体, 加入溶剂降低粘度后, 用叔胺化合物( 如N- 甲基二乙醇胺) 扩链, 再加入溶剂降低粘度, 然后加入离子化试剂如乙酸, 搅拌离子化。
将离子化后的PU 分散到水中, 高速剪切乳化, 最后蒸除溶剂。
该机理的季铵化是酸碱中和。
1.2 合成方法阳离子水性聚氨酯的合成与阴离子水性聚氨酯的合成最大的不同就是阳离子水性聚氨酯需加酸成盐, 因此一般不在水中用胺扩链, 所以阳离子水性聚氨酯一般不用阴离子水性聚氨酯常用的预聚体混合法。
从国内外近年来的研究来看, 阳离子水性聚氨酯的合成主要有熔融法和丙酮法。
熔融法是无溶剂制备水性聚氨酯的重要方法。
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。
氢化端羟基聚丁二烯改性水性聚氨酯涂料的合成及其性能研究
氢化端羟基聚丁二烯改性水性聚氨酯涂料的合成及其性能研究陶灿;王继印;鲍俊杰;黄毅萍;许戈文【摘要】以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二聚酸聚酯多元醇(BY3022)、氢化端羟基聚丁二烯(氢化HTPB)、二羟甲基丙酸(DMPA)等原料合成了稳定的水性聚氨酯(WPU),并用FT-IR、SEM、DSC等手段对其结构和性能进行了表征.结果表明:随着氢化HTPB含量的增加,WPU乳液的平均粒径逐渐增大,胶膜表面的光泽逐渐降低,拉伸强度先增大后减小,硬段玻璃化转变温度提高,耐水性和耐热性能提高;当氢化HTPB含量为10％(占聚氨酯软段的质量分数,下同)时,胶膜拉伸强度最优,达到41 MPa,断裂伸长率达到600％;当氢化HTPB含量为50％时,胶膜表面光泽最低,可达亚光效果.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2015(045)003【总页数】7页(P51-57)【关键词】水性聚氨酯;氢化端羟基聚丁二烯;低光泽【作者】陶灿;王继印;鲍俊杰;黄毅萍;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,安徽省绿色高分子重点实验室,合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TQ637.81水性聚氨酯（WPU）具有优异的机械性能、耐磨性及粘接性，无毒无污染，被广泛应用于皮革涂饰剂、涂料、织物整理剂、胶粘剂等领域［1－4］。
水性聚氨酯是一种软、硬段交替的嵌段共聚物，异氰酸酯及小分子多元醇或胺类扩链剂构成了水性聚氨酯的硬段，低聚物多元醇则构成水性聚氨酯的软段［5］。
软段作为水性聚氨酯分子链的主要构成部分，对水性聚氨酯的性能有较大影响。
端羟基聚丁二烯液体橡胶（HTPB）是分子链端带有羟基官能团的聚丁二烯聚合物，可以用作软段。