水性聚氨酯的性能研究

（2）改性水性聚氨酯。黄洪等[7]人通过使用丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂的复合来对水性聚氨酯进行改性，配制成的核壳改性聚氨酯乳液，在该乳液中，可以将丙烯酸视作为核，将聚氨酯视作为壳，并将丙烯酸羟乙酯视作为桥梁来链接核与壳；配制出的这种乳液不仅具备丙烯酸树脂的性能，同时还具备聚氨酯和环氧树脂的优异性能。
中国在20世纪90年代开始涉及水性聚氨酯这个技术，然而当时由于技术条件限制，所以在国内的发展规模很小，所以生产的量也很少，当时水性聚氨酯主要应用在皮革这些领域，到了21世纪的时候，水性聚氨酯的应用得到广泛的应用，应用比较广泛的主要是在涂料的添加，增亮剂的掺入还有胶黏剂的使用方面。在最近几年的调查显示，无论是国内还是国外都将水性聚氨酯的研究作为重点来规划，不仅涉及水性聚氨酯的领域越来越多，随之产生的研究项目和科研机构也越来越多，特别是中国已经将水性聚氨酯的研究划入到国家的发展之中。
（3）提高水性聚氨酯的高初粘性。当前我国对于水性聚氨酯的改性有了很多方面的研究，其中有一项比较重要的是利用环氧树脂来改性水性聚氨酯，这种方法的目的就是为了提高水性聚氨酯的初粘性，事实证明，这种方法在这方面的改性相当有说服力[8]。
（4）提高水性聚氨酯的稳定性。这种方案的前提是在提高水性聚氨酯的稳定性的同时，还要使水性聚氨酯的耐水性得以不变，为了解决这个问题，许多相关的研究人员已经开始研究水性聚氨酯乳液的微观形态，通过对微观粒子的控制来解决[9]。
我国聚氨酯（PU）工业协会在发展规划中指出“一直以来，我国聚氨酯工业生产消耗量稳居世界首位，应用领域包括：涂料、氨纶、合成革浆料、弹性体、鞋底原液、胶黏剂、密封剂、硬泡沫和软泡沫等，产量都达到万吨级规模。近几年来，我国合成聚氨酯的原料在逐年增多，根据初步统计，组成聚氨酯的原料多异氰酸酯增加了250万吨，还有聚醚多元醇增加了300万吨，其增长率有了很大的突破。通过新型实用技术，使合成聚氨酯的主要原料和助剂的质量达到国际先进水平；加快调整聚氨酯的产业结构，提高产品质量，开发高端产品，淘汰落后技术，使我国聚氨酯工业形成布局合理，绿色环保，低碳节能的工业体系。这是目前我国聚氨酯工业的主要目标[10]。”
水性聚氨酯的粘结性很好，可以应用在很多材料上面，比如如果用在纺织织物上面的话，那么织物的手感会变得柔软，防缩性提升，回弹性增强，最重要的是透湿透气性能提高。水性聚氨酯不仅可以自己独立使用，还可以将其和其他的类似水性聚氨酯的材料一起组合使用，相互补充不同的性能，可以大大提高水性聚氨酯的使用范围[1]。水性聚氨酯的这个优势虽好，但是同样会带来一些负面影响，比如当水性聚氨酯应用在那些经常接触水的材料里面，这个时候就会发现水性聚氨酯材料的物品防水性能会大大缩水，而且不容易干燥，耐溶剂的性能也很差[2]。在水性聚氨酯成膜试验中，通过正交实验法得出最佳试验方案，对于配制水性聚氨酯乳液浓度有着非常重要的意义[3]。将准备好的二氧化硅纳米粉通过磁力搅拌器搅拌溶于水性聚氨酯可以提高水性聚氨酯膜的表面性能，包括其抗皱性、透湿性以及改善水性聚氨酯膜的一些性能缺陷，并可以增加其表面的光泽，纹理等物理特性。
毕 业 论文
水性聚氨酯的性能研究
专 业纺织工程
学生姓名伍海明
班 级B纺织113班
学 号1110801327
指导教师王玮玲
完成日期2015年6月8日
水性聚氨酯的性能研究
摘要：水性聚氨酯是指用水作介质代替有机溶剂的一种聚氨酯体系。它具有不污染环境、不易燃、气味小、分子量大而粘度相对较低、易加工、节能、有光泽、高度耐磨、粘接力强等优点，可广泛地用于涂覆、浸渍、粘接各种纺织品等各种材料基质。主要研究影响水性聚氨酯性能的因素，通过二氧化硅改性前后对水性聚氨酯溶液和水性聚氨酯膜进行各项性能测试来研究其各项物理性能。将二氧化硅改性前后的水性聚氨酯溶液分成两大组，然后调配出浓度为100g/L、110g/L、120g/L的水性聚氨酯溶液，并测试其粘度和表面张力；然后将溶液分别在25℃、50℃和80℃下成膜，并测试其接触角、透湿性、吸水率、机械拉伸、红外分析和热重。结果显示，经过二氧化硅改性之后的水性聚氨酯在物理性能上有了很大的改善，首先是溶液的表面张力变小，再次是膜的测试反映出二氧化硅的改性使得膜的表面性能改善，透湿性增强，吸水性下降，拉伸性能得到很高的改善，同时提高了水性聚氨酯的耐热性。
1.2.2水性聚氨酯的研究进展
对于水性聚氨酯乳液的研究从一开始就没有停止过，主要是因为水性聚氨酯配制的乳液有以下的特点：首先是价格便宜，存储方面特别容易，关键是它没有污染。水性聚氨酯虽然是用水作为溶剂的，但是它的性能并没有因为溶剂的该变而发生大的变化，因为只要是聚氨酯所具备的性能，水性聚氨酯基本上都是具备的。由于水性聚氨酯有这方面的优势，所以不仅是中国，世界各国都开始对水性聚氨酯的研究和生产越来越重视了。然而从另一个方面来看，水性聚氨酯还仍然存在一些不足和缺点有待完善[5]，比如：因为水的特性使得耗能的负担增重；由于水的原因，对非极性基材比对极性基材润湿性差，初始粘度比较低；水性聚氨酯的耐水性比较差等问题。对于水性聚氨酯所存在的这几类问题，国内的研究人员已经研究出很有建设性意义的解决方案，主要方案有如下几种：
关键词：水性聚氨酯；浓度；膜；性能
Study On Properties OfWaterborne Polyurethane
Abstract
Key words:waterborne polyurethane; concentration;membrane; performance
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1.1 研究目的和意义
（1）提高水性聚氨酯的固含量。目前国内所产出的水性聚氨酯的固体质量分数比较低，从另一个角度来说就是水的含量比较高，从而导致在干燥水性聚氨酯的过程中消耗了大量的不必要的能源，这时就大大提高了成本，造成了能源的大量的浪费，这时候在节约能源和成本的前提下来提高水性聚氨酯的固含量成了研究人员们研究的主要方向[6]。
2研究现状、发展动态
1.2.1水性聚氨酯的历史
1942年德国科学家Schlack P最先研发出水性聚氨酯。然而由于当时应用的不广泛，直到20世纪50年代在国际上才开始着手研究水性聚氨酯，到了60、70年代，水性聚氨酷的研究才开始迅速的发展起来。在1972年，Bayer公司做了一次很大胆的尝试，他们将水性聚氨酯应用在皮革上，从此以后，水性聚氨酯成了聚氨酯工业发展里面的重中之重，从此以后它的地位便无可代替[4]。