水性聚氨酯乳液表观性质的研究
水性聚氨酯的性质、用途及合成工艺

10曹坤,吴建芬和孙建中等。水性聚氨酯研究进展【J】.席分子遵掘1994,9: 156~165
参考文献
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水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究

水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究摘要:水性聚氨酯(PU)乳液是一种广泛应用于涂料、胶粘剂、纺织品、皮革等领域的材料。
然而,由于其机械性能、耐久性和稳定性方面的局限性,对PU的改性研究成为目前研究的热点之一。
本文以聚醚型水性PU乳液为基础,通过丙烯酸酯的引入,制备了一种新型的聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液,并对其性能进行了改性研究。
一、引言水性PU乳液具有优异的物理和化学性能,但其力学性能和耐久性方面还有待改善。
丙烯酸酯(AC)是一种具有良好耐候性和耐磨性的聚合物,将AC引入PU乳液中可以显著改善其力学性能和耐久性。
二、实验方法1. 制备聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液通过改变聚醚多元醇/二异氰酸酯(IPDI)的配比、丙烯酸酯的引入量以及反应温度和时间等条件,制备了一系列聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液。
2. 表征方法使用红外光谱(FTIR)、动态力学热分析(DMA)、扫描电子显微镜(SEM)等技术对制备的复合乳液进行表征。
3. 性能测试对复合乳液进行力学性能、耐久性和稳定性等性能测试,比较原有PU乳液和复合乳液的差异。
三、结果与讨论1. FTIR分析结果表明,丙烯酸酯成功引入到PU乳液中。
2. DMA测试结果显示,引入丙烯酸酯后,复合乳液的玻璃化温度和弹性模量显著提高,表明其力学性能得到了改善。
3. SEM图像显示,复合乳液中的丙烯酸酯形成了均匀分散的微观颗粒,有助于提高涂膜的物理强度和粘附性能。
4. 力学性能测试结果表明,复合乳液的抗张强度、弹性模量和断裂伸长率都有明显的增加。
5. 耐久性测试结果表明,复合乳液具有更好的耐候性和耐磨性。
6. 稳定性测试结果表明,复合乳液具有良好的贮存稳定性,不易发生乳化分离现象。
四、结论通过将丙烯酸酯引入水性PU乳液中,制备了一种新型的聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液。
通过对其性能进行测试与分析,发现复合乳液具有优异的力学性能、耐久性和稳定性。
环氧树脂改性水性聚氨酯乳液的制备研究

环氧树脂改性水性聚氨酯乳液的制备研究摘要:水性聚氨酯(WPU)是一种以水为分散介质的聚氨酯乳液,具有较好的黏接强度、耐冲击性、耐低温性等优点,作为胶黏剂、涂料等得到广泛应用。
由于WPU的制备方式主要为自乳化法,需要将亲水基团引入聚氨酯分子链上,但亲水基团会使WPU的耐水性变差,限制了其使用范围。
环氧树脂(EP)具有易固化、机械强度高、黏附力强、化学稳定性好、高模量、耐水性和耐溶剂性良好等特点,同时在环氧树脂结构中含有仲羟基可与异氰酸酯中的—NCO基团反应。
将EP引入到WPU体系中,可以增加聚氨酯分子链段之间的交联网状结构,提高聚氨酯材料的力学和耐化学品等性能。
关键词:环氧树脂;水性聚氨酯乳液;制备引言水性聚氨酯是以水作为分散介质的一种胶体,具有相容性好、无任何化学物质污染、易于改性、成本低、操作加工方便等优良性能,水性聚氨酯乳液胶粘剂已成为研究热点。
然而目前大多数水性聚氨酯的相对分子质量小,结构未交联,乳液及胶膜的性能仍存在很多不足。
因此常通过化学改性改善水性聚氨酯乳液胶粘剂的性能,同时扩大其应用范围。
环氧树脂具有高强度、耐介质性好、粘接力强和耐热性好等优点,将环氧树脂引入到水性聚氨酯分子链中形成相互交联的网络结构,可以充分发挥两者的优势,有效提高胶膜的粘接强度、拉伸强度、耐水性等。
1水性聚氨酯乳液与膜的制备在预聚物异氰酸酯指数R=1.10(-NCO/-OH的摩尔比)、亲水扩链剂含量为5%(按总树脂质量计,下同)、交联剂用量为2%、固含量为30%等合成条件相同的情况下,改变交联剂的种类及用量,合成水性聚氨酯。
在装有电动搅拌器、温度计的三口烧瓶中加入一定量的IPDI、PPG2000及DMPA,滴入少量的催化剂DBTDL,加热升温至95℃反应2~3h,再加入交联剂TMP或C.O,温度控制在85℃左右,继续反应约2h。
待反应物中的异氰酸酯基含量达到理论值,用二正丁胺滴定法判定终点,冷却至60~70℃,加入定量的三乙胺(TEA)中和成盐,在高速搅拌条件下加入计量的去离子水进行乳化,随后加入适量的乙二胺(EDA)继续反应扩链约30min,最后减压蒸馏脱除丙酮溶剂,即得到WPU乳液。
水性聚氨酯涂料的性能特点简介

水性聚氨酯涂料的性能特点简介水性聚氨酯涂料由于性能优异,在近几年得到了广泛的应用。
与溶剂型聚氨酯涂料相比,水性聚氨酯涂料具有以下特点。
①水性聚氨酯涂料完全或基本不含溶剂、无臭味、无污染,具有不燃、成本低等优点,使用时可以用水直接稀释,使用方便,易于清理。
②水性聚氨酯的黏度不随聚合物相对分子质量的改变有明显差异,可以在低黏度下制备得到高分子量的水性聚氨酯,对于提高树脂的内聚强度非常有利。
而溶剂型聚合物的黏度随相对分子质量的增加呈指数关系上升,分子量较大时易产生凝胶。
③水性聚氨酯的黏度一般比溶剂型的要低,水性聚氨酯分散粒径越小,黏度越大。
溶剂型聚氨酯的黏度随固含量的增加明显上升,溶剂型聚合物的黏度可借助控制固含量或溶剂量来调整,而水性聚氨酯的黏度需用增稠剂来调整。
④水性聚氨酯与多种水性树脂的相容性较好,可以共混使用,以改进性能或降低成本。
需要注意选择与离子型水性聚氨酯的电荷性质和酸碱性相互匹配的水性树脂,否则可能引起凝聚。
因受到聚合物间的相容性和树脂在溶剂中溶解度性能的影响,溶剂型聚氨酯一般不能与其他树脂共混使用。
⑤单组分水性聚氨酯产品中不含异氰酸酯基团和游离异氰酸酯,主要是依靠分子内极性基团产生内聚力和黏附力,水分挥发后固化。
也可引入其他反应性基团与水性聚氨脂中含有的羧基或羟基等基团在适宜条件下反应,使树脂产生固化交联。
如果是外加交联剂则成为双组分体系。
⑥水的蒸发潜热高,干燥比较迟缓,另一方面,水的表面张力大,对基材特别是对低表面能或硫水性的基材润湿性差,难以赋于充分的粘接性,加热干燥固化时,乳液粒子间容易凝聚而不易得到连续性的涂膜。
另外,水性聚氨酯聚合物是离子键结合,具有强的亲水性,有时为改进涂膜的塑性要加进水溶性增黏剂,使涂膜的耐水性受到一定影响。
⑦水性聚氨酯的流动特征呈现非牛顿性,而溶剂型一般近似牛顿性,其黏度变化规律符合牛顿曲线。
⑧水性聚氨酯体系的防冻性有一定限度,在北方冬季施工受到一定影响。
水性环氧聚氨酯乳液的制备及性能研究

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邓朝霞: 水性环氧聚氨酯乳液的制备及性能研究
绝 缘材 料 2 0 1 3 , 4 6 ( 2 )
水性环氧 聚氨 酯乳液 的制备及性能研 究
邓朝霞
水性聚氨酯乳化过程中相转变的研究

水性聚氨酯乳化过程中相转变的研究水性聚氨酯(Waterborne Polyurethane,简称WBPU)作为一种重要的高分子材料,广泛应用于涂料、胶粘剂、纤维、薄膜和塑料等领域。
在其制备过程中,乳化是一个至关重要的步骤,直接影响到乳液稳定性和性能的表现。
因此,对水性聚氨酯乳化过程中相转变的研究具有重要的理论和实际意义。
一、水性聚氨酯乳化过程中的相转变机制在水性聚氨酯乳化过程中,相转变指的是由于表面活性剂的存在,聚氨酯分子由水相转移到油相,并形成微乳液。
常见的表面活性剂包括非离子型、阴离子型和阳离子型等。
这些表面活性剂能够在乏水的条件下,形成层状结构,从而有效地降低水和聚合物之间的界面张力,促进相转变的发生。
二、水性聚氨酯乳化过程中的相转变影响因素1. 温度:温度的变化对水性聚氨酯乳化过程中的相转变有着明显的影响。
通常情况下,较高的温度能够促进相转变的进行,而较低的温度则有可能使得相转变受到抑制。
2. pH值:pH值作为一个重要的参数,对水性聚氨酯乳化过程中的相转变有着显著的影响。
实验结果表明,当pH值接近聚氨酯的等离子点时,相转变最为明显。
3. 表面活性剂浓度:表面活性剂浓度的变化对相转变有着显著的影响。
适量的表面活性剂浓度能够提高乳液的稳定性,并促进相转变的发生。
4. 水相与有机相的亲疏水性:水性聚氨酯乳化过程中,水相与有机相的亲疏水性对相转变也有一定的影响。
当水相与有机相的亲疏水性匹配良好时,相转变的进行更为顺利。
三、水性聚氨酯乳化过程中相转变研究的应用价值1. 提高产品性能:通过深入研究水性聚氨酯乳化过程中相转变机制,可以优化配方,提高产品的耐水性、耐候性、硬度、粘接力等性能。
2. 优化生产工艺:相转变的研究结果可以为生产工艺提供指导,实现生产过程的智能化和自动化。
3. 探究相转变的影响因素:通过研究相转变的影响因素,可以对相关领域的涂料、胶粘剂等产品进行改进和优化。
4. 推动乳化技术的发展:相转变的研究将推动乳化技术的发展,拓宽水性聚氨酯的应用领域。
交联型-聚合型水性聚氨酯的制备及性能研究
交联型-聚合型水性聚氨酯的制备及性能研究交联型/聚合型水性聚氨酯的制备及性能研究1.引言水性聚氨酯 (Waterborne Polyurethane,简称:WPU) 是一种在环境友好的水相体系中进行合成的聚合物,受到了广泛的关注和研究。
其优异的性能使其在涂料、胶粘剂、纤维等领域具有良好的应用前景。
通过交联和聚合两种不同的方法制备交联型/聚合型水性聚氨酯,可以进一步改善其性能,提高其在各个领域的应用能力。
2.制备方法2.1 交联型水性聚氨酯的制备方法交联型水性聚氨酯的制备主要通过聚合反应中引入交联剂来实现。
常用的交联剂有异氰酸酯类、聚醚二醇等。
例如,将异氰酸酯与聚醚二醇等在适当条件下进行反应,经过调整反应条件(如配比、分子量等),可制备出具有不同交联程度的交联型水性聚氨酯。
2.2 聚合型水性聚氨酯的制备方法聚合型水性聚氨酯的制备主要通过聚合反应中引入交联剂来实现。
常用的交联剂有丙烯酸、甲基丙烯酸等。
例如,将丙烯酸与甲基丙烯酸等在适当条件下进行反应,经过调整反应条件(如配比、反应时间等),可制备出具有不同聚合度的聚合型水性聚氨酯。
3.性能研究3.1 交联型水性聚氨酯的性能研究交联型水性聚氨酯具有良好的耐温性、耐化学品性、耐磨性等优点。
通过改变交联剂的种类和用量,可以进一步调控交联度,从而改变其力学性能。
例如,引入聚醚二醇作为交联剂,可以使交联型水性聚氨酯具有较好的柔韧性和弹性;而引入异氰酸酯类作为交联剂,则可以增加其硬度和耐磨性。
3.2 聚合型水性聚氨酯的性能研究聚合型水性聚氨酯具有较好的附着力、耐候性、溶剂稳定性等性能。
通过改变不同交联剂的种类和比例,可以调控其固化速度和交联度,从而影响其性能。
例如,引入丙烯酸作为交联剂,可以使聚合型水性聚氨酯具有较好的耐候性和耐臭氧性;而引入甲基丙烯酸作为交联剂,则可以提高其耐溶剂性。
4.应用前景交联型/聚合型水性聚氨酯具有良好的环境友好性、可持续性和应用性能,广泛应用于涂料、胶粘剂、纤维等领域。
水性聚氨酯性能测试表征方法
水性聚氨酯性能测试表征方法水性聚氨酯的性能决定着我们应该怎么把水性聚氨酯应用在什么样的行业,因此水性聚氨酯的性能表征尤为重要,以下安大华泰水性聚氨酯介绍关于水性聚氨酯性能测试表征的具体方法。
(1)热活化温度:将制备好的水性聚氨酯胶膜裁剪成2个1cm×2cm的样条,并置于PVC薄片上;然后在预先设定好的烘箱中热处理20min,轻压PVC薄片;当胶膜熔融变黏(具有一定粘接力)时,则该温度即为水性聚氨酯膜的热活化温度。
(2)结构特征:采用红外光谱(FT-IR)法进行表征(涂膜法制样)。
(3)耐热性:将涂有水性聚氨酯胶粘剂的PVC合成革样条烘干后冷却,室温放置24h,并裁剪成100mm×25mm试样若干;将试样未胶接处分开呈180°,上端固定于烘箱夹头,下端夹头悬挂0.5kg砝码;在循环式鼓风烘箱中加热30min,观察胶接面的分离情况;若胶接面剥离,则此时的烘箱温度即为胶膜的耐热温度。
(4)T-剥离强度:按照GB/T2791-1995标准,采用拉力试验机进行测定(将水性聚氨酯与水性助剂混合均匀后,以70g/m2的上胶量涂抹在PVC合成革的表面,盖上基布压合10s后,140℃干燥3min;取出,室温放置5min后,将其裁剪成25mm×300mm的样条若干,拉伸速率为100mm/min;初粘强度以3个试验的平均值表示。
采用同样方法,室温放置24h后测定最终剥离强度)。
(5)耐水性(用吸水率表示):将2cm×2cm的干燥水性聚氨酯胶膜(质量为m0),室温浸泡在去离子水中,24h后取出,迅速擦干表面水分并称重(质量为m),则吸水率=(m-m0)/m0。
(6)恒温恒湿性能:将胶接后的若干样条(尺寸为25mm×300mm)置于温度为70℃、相对湿度为95%的烘箱中,处理7d后取出,并以此时样条的T-剥离强度大小来判断其恒温恒湿性能。
(7)开放时间:在PVC合成革上涂抹一层水性聚氨酯胶粘剂,再将其置于烘箱中活化5min;取出,在空气中测定基材表面胶粘剂的表干时间,并轻压PVC薄片;最后以胶接面失去黏性所需的时间作为开放时间。
聚酯型水性聚氨酯乳液性能影响因素的研究
Ab ta t Th ole t t r o n oy rt a e e uso s p e a e i oy s e il《 A 1 0 ) sr c: e p y serwa e b r e p lue h n m lin wa r p r d w t p le t rdo PE 0 0 . h
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rs l h w e h tt e gan da e e n h ic st f t e e uso o h ic e s d h t bly o h e ut s o d t a h ri im t ra d t e vs o i o h m lin b t n ra e ,t e sa it ft e s y i
水性聚氨酯乳液制备与性能研究
比例加入 烧瓶 中, 在 1 1 0  ̄1 2 0℃ 、6 0 k P a下抽 真 空
2 h脱水,降温至 6 0  ̄ 7 0℃ , 加入 I P D I 预 聚反应 2 h . 再 加入 D MP A,在 6 0  ̄ 8 0℃ 下反应 1 h进行 亲水扩
Ab s t r a c t Wa t e r b o r n e p o l y u r e t h a n e wa s s y n t h e s i z e d b y u s i n g p o l y e t h y l e n e g l y c o l ( P EG)a n d p o l y c a p r o l a c t o n e d i o l
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第3 9卷 第 1 期
2 0 1 7年 1月
染 整 技
术
Vo l _ 3 9 No . 1
J a n . 2 O1 7
Te x t i l e Dy e i n g a n d Fi n i s h i n g J o u r n a l
水性聚氨酯乳液制备与性能研究
分析 纯,上海伊纯 实业有 限公 司 ), l , 4 . 酯 的合成
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水性聚氨酯乳液表观性质的研究马德荣;胡正水【摘要】以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚酯多元醇、2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)为主要原料,经自乳化法制备出高固含量的IPDI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-BA质量分数为5.5%、乳化温度为2℃时,制备的乳液固含量高达45%,乳液黏度较低,稳定性好;加入乙基丁基丙二醇(BEPD)或扩链剂异佛尔酮二胺(IPDA)有利于调节分子间相互作用力而使粒径变小,乳液黏度变低;利用非离子型亲水扩链剂三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚(TMPEG)与DMBA的协同效应有利于乳液稳定性的提高.【期刊名称】《青岛科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(034)005【总页数】6页(P479-484)【关键词】水性聚氨酯乳液;黏度;粒径;稳定性【作者】马德荣;胡正水【作者单位】青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TQ323.8随着人们环保意识的不断提高和环保法规的不断完善,绿色环保的水性聚氨酯在近十几年得到迅速的发展。
特别是异佛尔酮二异氰酸酯型(IPDI)水性聚氨酯由于其具有良好的稳定性,不黄变,制备工艺相对简单等诸多优点越来越受到科研工作者的青睐[1-2]。
近几年的研究主要集中在聚氨酯软段与硬段比例[3-4]、分子改性[5-6]以及制备工艺[7-8]方面。
水性聚氨酯无论是用作涂料[9]还是用作胶黏剂[10],其应用性能都不仅仅取决于自身的内聚能高低,还与其对基面(被黏表面)的黏附润湿能力及其热力学稳定性密切相关。
而这又取决于乳液的黏度、流体性质、粒径大小、粒径分布、表面张力等表观性能。
本研究主要以异佛尔酮二异氰酸酯、聚酯二元醇及2,2-二羟甲基丁酸为主要原料,添加小分子二元醇(BEPD)、非离子型亲水扩链剂(TMPEG),研究其对乳液黏度和胶粒粒径、形貌等表观性能的影响。
1 实验部分1.1 试剂及仪器异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),工业级,德国拜耳公司;聚酯多元醇(POL-356T),工业级,青岛宇田公司;二羟甲基丁酸(DMBA),分析纯,青岛润仓化工公司;三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚(TMPEG),分析纯,上海山吉化工有限公司;乙基丁基丙二醇(BEPD),分析纯,上海山吉化工有限公司;丙酮,分析纯,烟台三和化学试剂有限公司;三乙胺(EDA),天津市博迪化工有限公司;异佛尔酮二胺(IPDA),分析纯,青岛润仓化工公司;氮气(N2),高纯氮,青岛合利气体有限公司。
电光分析天平,TG328型,上海第二天平仪器厂;透射电子显微镜,JEM-2000EX型,日本电子公司;旋转黏度计,NDJ-1型,上海安德仪器设备有限公司;表面界面张力仪,DCAT21型,德国DATAPHSJCS公司;粒径分布仪,ZETA sizer 3000HAS型,英国马尔文公司。
1.2 实验方法在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的500 mL干燥三口烧瓶中,加入计量配比的经脱水处理的IPDI、聚氨酯多元醇和DMBA,90℃反应5 h,得到聚氨酯预聚体。
聚合过程中NCO量采用标准二正丁胺滴定法测定。
当反应系统冷却至50℃时,加入适量丙酮作溶剂,并搅拌均匀。
将预聚体加入到含EDA的蒸馏水中,用高速分散机进行剪切乳化,5min后加入IPDA扩链,继续乳化得到水性聚氨酯乳液。
1.3 测试与表征黏度的测试:使用黏度计,每个样品测10次,取算术平均值得乳液的黏度值。
稳定性测试:在室温下静置2~3个月测其乳液黏度变化,变化较小视为乳液放置稳定性较好。
胶粒粒径测定:将乳液稀释到固含量1%左右,呈半透明状,进行测试氩激光器的功率为4 W,波长为515.5nm,测定温度为25℃。
TEM测试:将乳液分散体稀释至半透明,用磷钨酸溶液染色5min,再通过TEM 进行测试。
2 结果与讨论2.1 DMBA用量对乳液粒径和黏度的影响以聚酯多元醇、IPDI、DMBA为主要原料,三乙胺为中和剂,质量分数10%丙酮作溶剂,质量分数0.5%IPDA作扩链剂,固定一定的R值(NCO/OH),改变DMBA质量分数,制备固含量为45%的水性聚氨酯乳液。
测得系列乳液的黏度和平均粒径,结果见图1。
图1 DMBA用量对乳液粒径和黏度影响Fig.1 Effects of DMBA content on emulsion viscosity and particle size从图1可看出,随着DMBA含量的增加,水性聚氨酯乳液的粒径从120nm逐渐减小到50 nm,而黏度从130mPa·s逐渐增大到340mPa·s。
乳液外观从乳白色逐渐变成淡蓝色半透明最后变成透明。
由于DMBA含量越高,乳液亲水性越强,使油水两相间的界面张力降低,提高了聚氨酯预聚体的水化作用,乳胶粒子表面的电荷密度增加使粒子之间静电排斥力增加,导致粒径变小。
但是,随着DMBA含量的增加,乳液的粒径减小,微粒数量会增多,粒子间平均距离减小,导致电凝滞效应增强,粒子流体动力学体积增加,位移阻力增大,黏度增大。
因此,制备聚氨酯乳液,加入过多DMBA会导致体系黏度增大,不利于固含量的提高,同时会使胶膜的耐水性变差。
2.2 乳化温度对胶粒粒径和乳液黏度的影响按2.1中配方和工艺,固定DMBA质量分数为5.5%,改变乳化温度,结果如图2所示。
聚合物相出料温度固定45℃,水相初始温度依次为2,12,30,40℃时,乳化后平均粒径分别为72.13,79.07,51.54,49.87nm,呈现乳液粒径先变大后变小的趋势。
当水相初始温度为12,30,40℃时,随温度的升高不仅粒径逐步变小而且粒度分布变窄,即在温差不是很大的范围内,随温度的升高乳胶粒更趋于均化。
这种现象似乎较符合Kelvin公式所描述的规律[11],见式(1)。
这一现象又类似于沉淀法制备无机颗粒过程中的Ostwald现象[12]。
图2 乳化温度对胶粒粒径影响Fig.2 Effects of emulsification temperature on particle size式(1)中:S0—大颗粒固体的溶解度;Sr—小颗粒的溶解度;ρ—颗粒的密度;M—颗粒的摩尔质量。
PU乳液的形成过程是含溶剂的PU聚合物在水-中和剂-扩链剂的混合体中,在一定时间内“同时”完成中和、扩链、分散、乳化几种主要的物理化学过程。
PU 聚合物发生微相分离,疏水的分子链卷曲形成颗粒的核,带有离子的亲水基团则位于颗粒表面。
这一动力学过程中,有些瞬间形成的极小颗粒表面电荷分布不均,在搅拌和布朗运动的作用下颗粒间的碰撞促使形成较均化的稳定胶粒。
由Kelvin公式可见,随温度升高最终颗粒越小。
不同乳化温度下乳液TEM图见图3。
由图3可见,当水相温度在2℃时所观察到的现象似乎反常,比12℃乳化时所得到胶粒的粒径要小且分布要窄。
这可能与水相温度过低,与聚合物相的温差过大,使本处于伸展状态的聚合物分子急剧收缩有关。
乳化温度同时会影响胶粒的形貌。
当乳化温度为12℃时,胶粒结晶性好,为规则的小球;当乳化温度升高到30℃时,胶粒间出现黏连现象,且形貌变得不规则。
会影响到乳液的稳定性。
许多研究者认为自乳化形成的胶粒内残余NCO基团容易与水反应生成脲键并引起的交联是乳液放置过程中不稳定导致黏度上升的重要原因。
本研究从胶粒ζ电位值的变化考察了对稳定性的影响。
表1列出了在相应温度下乳化后乳液的黏度和ζ电位值。
表1表明其变化规律和粒度分布的变化规律是一致的。
在12℃到40℃的范围内,温度越高形成的粒径越小,其ζ电位的负值也变小,因而其贮存稳定性也变差。
12℃乳化得到的乳液三个月后其黏度基本不变,而30,40℃乳化得到的乳液其黏度变大幅度也较大。
乳液的ζ电位值是乳液胶粒双电层结构的属性,胶粒双电层形成的完善双电层厚度越大其ζ电位的绝对值也越大(在本体系阴离子型乳液中ζ电位值越负),颗粒间的电荷斥力越大其稳定性也就越大。
图3 不同乳化温度下乳液TEM图Fig.3 TEM images of the emulsions under different emulsification temperature表1 乳化温度对乳液黏度的影响Table 1 Effect of emulsification temperatureon emulsion viscosity乳化温度/℃ζ电位/mV黏度/(mPa·s)3个月后黏度/(mPa·s)-45.5 430 180012 -47.5 200 22230 -45.2 250 780240 -42.9 300 750如上所述,在2℃乳化时,伸展状态的聚合物分子急剧收缩,即便在相同的剪切速率下急剧收缩的凝胶块难以被剪切的更细更均匀,其胶粒的双电层结构也不充分不完善,ζ电位值也较12℃时形成的胶粒的ζ电位负值略小,多种原因使其稳定性也较差,以至于3个月后乳液的黏度急剧变大。
2.3 BEPD对胶粒粒径和乳液黏度影响固定R值不变,DMBA质量分数为5.5%,质量分数5%丙酮作溶剂,改变乙基丁基丙二醇(BEPD)与聚酯多元醇(POL-356T)物质的量的比,研究其对乳液黏度与胶粒粒径影响,见图4。
图4 BEPD用量对乳液黏度和胶粒粒径的影响Fig.4 Effects of BEPD content on emulsion viscosity and particle size从图4中可以看到,与加入DMBA不同,乙基丁基丙二醇(BEPD)的量的增加,乳液黏度和粒径不断减小,乳液外观也逐渐淡蓝半透明逐渐变透明。
由于亲水基团固定不变,增加BEPD的含量虽对乳胶粒表面电荷密度没有影响,但BEPD结构中含有一个乙基和一个丁基疏水链,会增大分子链的疏水相互作用,提高相分离程度。
另一方面,在保持R值不变的情况下BEPD量的增大对应了聚酯二元醇的减少,必然导致聚合物相对分子质量的降低,同时使胶粒尺寸减小。
n(POL-365T)∶n(BEPD)=10∶1条件下乳液的TEM图见图5。
图5 n(POL-356T)∶n(BEPD)为10∶1条件下乳液TEM图Fig.5 TEM images of emulsion when n(POL-356T)∶n(BEPD)=10∶1从图5可以看到,胶粒呈不规整的球型,这可能起因于BEPD的加入增强了疏水相互作用,使在相同的剪切条件下生成的初始粒子更细小,颗粒间的聚并造成粒子表面凹凸不平。
因此随着BEPD含量的增加会使预聚体的黏度不断减低,这将有利于减少溶剂的使用,提高水性聚氨酯乳液的固含量。