工艺技术
第43卷第1期 2013年1月
涂料工业
PAINT&COATINGSINDUSTRY
磺酸型水性聚氨酯的合成与性能研究
Vol.43No.1 Jan.2013
徐绍娟，王平华，对春华，陈伟（合肥工业大学化工学院高分子材料科学与工程系，合肥230009）摘要：以甲苯二异氰酸酯（TDI-80）和聚醚二元醇（N210）为主要原料，1，4-丁二醇（BDO）为小分子扩链剂乙二胺基磺酸钠（A95）为亲水扩链剂，成功制备了磺酸型水性聚氨酯。研究了A95含量对水性聚氨酯乳液及胶膜性能的影响。通过红外（FT-IR）、透射电镜（TEM）、热重分析（TGA）、粒径和力学性能测试等分析手段研究了乳液及其涂膜的结构与性能。结果表明：所制备的水性聚氨酯乳液粒子规整性较好，分散均匀；随着A95含量增加，粒径逐渐减小；当A95含量为5%时，乳液具其有良好的室温贮存稳定性，胶膜的综合性能优异。
关键调亲水扩链剂；磺酸型水性聚氨酯：甲苯二异氰酸酯：聚醛二元醇
中图分类号：TQ630.4*3
文献标识码：A
文章编号：02534312(2013)01003603
Study on Synthesis and Performance of Sulfonated Waterborne Polyurethane
Xu Shaojuan, Wang Pinghua, Liu Chunhua, Chen Wei
(Hefei University of Technology Institude of Chemical Materials Science and Engineering Polymer,lefei 230009, China) Abstract: With the toluene disocynate(TDI) and polyether glycol(N210, as the main materials,1,4 -butanediol(BDO) as small molecular chain extender, ethylenediamine sodium sulphonate(A95) as hydro-philic chain - extender, the title sulfonated waterborne polyurethane was prepared. The influence of A95 content on the performance of emulsion and film was studied, The properties and structure of the latex and its film was investigated by FT - IR, TEM, TGA, particle size, mechanical property and so on. The results showed that the tacticity and dispensivity of sulfonated waterborne polyurethane were satisfied. As A95 con-tent increased, the particle size of emulsion was decreased; when the content of A95 was 5% , emulsion showed good room temperature storage stability and the excellent film comprehensive performance.
Key Words: hydrophilic chain - extender; sulfonated waterborme polyurethane; toluene diisocynate; polyether glycol
水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分收介质的新型聚氨酯体系，具有无污染、安全可靠、相容性好、机械性能优良、易于改性等优点，因此被广泛应用于涂料、造纸、胶粘剂、印染、压敏胶等领域"-3]。水性聚氨酯主要以自乳化、阴离子型为主，多数合成的是羧酸型水性聚氨酯4)，而国外很多产品都是磺酸型水性聚氨酯，与发酸型相比，其性能有很大改善，具有很重要的经济价值。
本研究以A95为亲水扩链剂，合成了磺酸型水性聚氨酯乳减。A95分子中不仅含有强亲水基团，面且存在能与一NCO 反应的伯胺基和种胺基，反应生成脲基，从而使其性能更加优异。同时研究了A95含量对乳液及胶膜的性能影响。
1
实验部分
1.1主要原料
甲苯二异氧酸酯（TDI-80）、聚醛二元醇（N210）：工业级，安徽省安庆市中大化学科技有限公司：乙二胺基磺酸钠 36
（A95）：广州菌诺威化工有限公司1，4-丁二醇（BDO）、二月桂酸二丁基锡（DBTDL）：分析纯，上海试剂一厂；丙酮：分析
纯，上海报企化学试剂有限公司。 1.2磺酸型聚氨酯的制备
在装有N，保护装置、回流冷凝装置和搅拌器的烧瓶里加人一定量的N210，在120，-0.01MPa下，脱水2h，降温至 68~70℃.向其中加人一定量的TDI，边搅择边反应2h：然后加人计量的BDO、丙酮和二月桂酸二丁基锡（DBTDL）催化剂， 78~80C反应3h后：待体系中的一NCO含量达到理论值时（二正丁胶法演定），冷却至10℃，加人A95扩链，反应 25min；反应结束后在高速搅拌下加人计量的去离子水分散乳化0.5h，得到乳液，最后减压蒸馈脱去溶剂即可。
1.3性能测试 1.3.1红外谱图
采用铂金埃尔歇仪器（上海）有限公司的博里叶变换红外光谱仪对磺酸型聚氨酯进行测试。