H 艺技术
第41卷第6期 2011年6月
涂料工业
PAINT&COATINGSINDUSTRY
新型非离子水性聚氨酯的制备及性能研究
Vol.41No.6 Jun.2011
张海龙，杨伟平，黄毅萍，许戈文（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230039）
摘要：采用聚四氢呋哺醚二醇（PTMEG，M，=2000）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和1,4-丁二醇（1,4-BD）为主要原料合成了非离子水性聚氨酯乳液。采用三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚（TMPEG，M，=1200）作为非离子型亲水扩链剂，将重复的(一CH,CH,O一)引人聚氨酯大分子中，作为侧链。采用傅里叶变换红外表征了非离子聚氮酯的结构。使用电子拉力试验机研究了氰羟比R值[n(一NCO)/n(一OH)]、交联剂三羟甲基丙烷（TMP)和后扩链剂乙二胺（EDA）的用量对非离子型水性聚氨酯力学性能和吸水溶胀比的影响。透射电镜（TEM)图片和乳液粒径测试证实了非离子聚氨酯能够很好地分散在水中，并且粒径随TMPEG用量增大而减小。研究结果表明，R值的增大和TMP、EDA用量的提高都使得胶膜拉伸强度增大，而断裂伸长率和吸水溶胀比下降。
关键词：非离子聚氨酯：乳液：粒径；力学性能；形貌
中图分类号：TQ637.81
文献标识码：A
文章编号：0253-4312(2011)06-004605
PreparationandStudyonPropertiesofANovel
Non-Ionic Waterborne Polyurethane Zhang Hailong,Yang Weiping,Huang Yiping,Xu Gewen
(College of Chemistry and Chemical Engineering,Anhui University;Key Labortory of Enxironment-Friendly Polymer Materials of Anhui Prorince,Hefei 230039, China)
Abstract: The title aqueous dispersions of non ionic polyurethane were prepared by reaction of poly(oxytetramethylene)glycol(PTMEG,M,=2 000), isophorone diisocyanate(IPDI) and 1,4 -butandiol(1,4 -BD). Then repeating (CH,CH,O) groups were successfully introduced by use of the trimethylol propane poly(ethylene glycol monomethyl ether) as non - ionic hydrophilic chain extender. (TM-PEG, M, =1 200) on the polymer backbone as side chain, Fourier transform infrared(FT -IR) was used to characterize the structure of the PU product. The effects of R[n(-NCO)/n(-OH)], amounts of trimeth-ylol propane (TMP) and ethylenediamine(EDA) on the mechanical properties and swelling properties were analyzed by electronic tensile tester. Transmission electron microscopy (TEM) images and particle size measurement of the emulsions indicated that the synthesized PU was well dispersed in water, and the particle size decreased with increasing the amount of TMPEG. The results showed that tensile strength improved while elongation at break and swelling property reduced when increasing R, amounts of TMP and EDA.
Key Words:non -ionic polyurethane; dispersions; particle size; mechanical properties; morphology
水性聚氨酯由于其性能可以通过选用合适的原料，工艺调整，且因为环保无毒，符合人们的健康要求和日益严格的低 VOC排放环保法规，因此在纺织印染、建筑涂料、木材胶粘剂等方面已经替代或部分替代了溶剂型的聚氨酯材料-)。对于水性聚氨酯，过去的研究主要集中在针对使用要求进行的性能调整。改性手段通常为在聚氨酯大分子上接枝功能性基团或者交联，或者与其他乳液如丙烯酸进行共混，以便获得预期的材料性能3-
目前，水性聚氨酯乎都是通过在聚氨酯分子上引入离子型亲水基团实现其在水中的稳定分散（即内乳化法）。离子
型的亲水基团根据中和类别不同可分为阴离子型（如 46
一轻用
基丙酸和磺酸盐类）和阳离子型（如N-甲基二乙醇胺）[10) 还有一类亲水基团即非离子型，主要是依赖采取各种手段引人到主链或侧链上的聚乙二醇链段亲水性实现聚氮酯在水中的分散。由于不存在离子型聚氨酯乳液中的双电层结构，因此，非离子型水性聚氨酯乳液对电解质不敏感。这其中的个优势就是可以与不同pH的其他乳液任意共混而不担心破乳等间题。因此，可以大大扩展水性聚氨酯乳液的应用领域。
亲水链段在侧链上比在主链上更利于实现聚氨酯在水中
的分散。为了将时器
烯单元的单异氰酸
醇链段引人到聚氢酯主链上，人们尝
度得到包
或者用2份
聚氧化乙
瓦酸酯与1份聚乙