第40卷第10期 2010年10月
涂料工业
PAINT & COATINGS INDUSTRY
硬段组成对脂肪族水性聚氨酯性能的影响
Vol.40No.10
Oct.2010
彭文奇，沈慧芳，宁蓄，夏正斌，陈焕钦
（华南理工大学化学与化工学院，广州510640）
摘要：以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI）、六亚甲基二异氯酸酯（HDI）、聚已二酸丁二醇酯（PBA）为主要原料合成了水性聚氨酯乳液，并通过FT-IR、DSC、粒径分析表征手段，研究了硬段组成中HDI和IPDI的相对含量对乳液及成膜性能的影响。结果表明：随着HDI含量的增加，乳液粒径变大，粒径分布变窄，乳胶粒子的E电位变小，乳液稳定性变差，HDI含量的增加促使了软硬两相的结晶；HDI规整的线型结构提高了聚氨酯胶膜的柔韧性，随着HDI含量的增加，断裂伸长率增大，拉伸强度降低，吸水率降低，但在HDI含量过高时，增加了软硬两相的相容性，吸水率出现微弱的上升。
关键词：水性聚氨酯；硬段；脂肪族
中图分类号：TQ630.4
文献标识码：A
文章编号：0253-4312(2010)10004004
InfluenceofHardSegmentCompositiononProperties
of Aliphatic Waterhorne Polyurethane
Peng Wenqi,Shen Huifang，Ning Lei,Xia Zhengbin,Chen Huanqin
( School of Chemistry and Chemical Engineering of South China Unirersity of Technology, Guangzhou 510640, China)
Ahstract : The aliphatic waterborne polyurethane emulsion was synthesized with isophorone disocyanate(IPDI), hexamethylene diisocyanate(HDI), polybutyleneadipate glycol(PBA). Effects of the proportion of HDI and IPDI in hard segment on properties of emulsion and films were studied by FTIR,DSC and particle size analysis. The results showed that with increasing of HDI content, particle size increased, but particle size distribution, potential and stabilities of emulsion decreased, and crystallization of soft and hard segment were enhanced with increasing of HDI content. The regulated linear structure of HDI improved the flexibility of films, with increasing of HDI content, the elongation at break raised significantly, tensile strength and wa-ter absorptivity decreased. However,too high HDI content will result in the compatibility of soft and hard seg ments, then water absorptivity increased slightly finally.
Key Words : waterborne polyurethne ; hard segment ; aliphatic
0引言
聚氨酯(PU)是一种由柔性软段和刚性硬段交替而形成的嵌段高分子聚合物(")。由于其优异的性能，聚氨酯已经成为涉
及胶粘剂、涂料、油墨等各个方面的重要材料[2-
。水性聚酯
(WPU)是通过引入亲水性单体如二羟甲基丙酸（DMPA)，以水来代替有机溶剂作为分散介质来制备的，具有无毒无害无污染等优点，目前已成为国内外的研究热点。近年来，国内对脂肪族异氰酸酯的研究报道日渐增多，然而由于价格因素，目前
国内的水性聚氨酯的制备大多以廉价的甲苯
二异氰酸酯（TDI）
或4.4-
二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)等芳香族二异氯酸酯为原
料.但由于含有苯环，在光照条件下容易氧化面黄变，产品耐候性差；脂肪族水性聚氨酯由于有不含苯环面不易发生黄变，且具有很好的耐溶剂性和耐水性，因此发展脂肪族WPU已经成为水性聚氨酯发展趋势。IPDI和HDI是2种常见的脂肪类二
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异氰酸酯，IPDI分子结构中2个一NCO的活性不同(5)反应前期能避免双氨酯的生成，反应较温和，与其他异氰酸酯配伍性好，而且其独特的六元环结构能赋予材料更好的韧性；HDI与 IPDI不同，分子链规整、活性较好、结晶性较强，能赋予材料更好的力学及粘结性能:6:。本研究以IPDI和HDI2种脂肪族异氰酸酯为原料合成水性聚氨酯，考累IPDI和HDI的相对含量对水性聚氨酯乳液及成膜性能的影响。
实验部分情料与试弃
.
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯（HDI)：工业级；聚已二酸丁二醇酯（PBA）：数均相对分子质量2000，工业级：14-丁二醇（BDO)：工业级，广州石油化工总厂；二羟甲基丙酸（DMPA）：工业级，瑞典Perstorp公司；三