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1、第5卷第3期過程工程學報Vol.5No.32005年6月TheChineseJournalofProcessEngineeringJune2005陽離子型水性聚氨酯乳液的合成1，22112丁彩鳳，胡孔誠，徐虹，歐陽平凱，張書圣(1.南京工業(yè)大學制藥與生命科學學院，江蘇南京210009；2.青島科技大學化學與分子工程學院，山東青島266042)摘要：以聚酯多元醇、三羥甲基丙烷、甲苯二異氰酸酯和N?甲基二乙醇胺為主要原料合成了一種以水為介質(zhì)的性能穩(wěn)定的水性聚氨酯乳液，闡述了各種因素對產(chǎn)品物理性能的影響，獲得了最佳配方.關
2、鍵詞：陽離子；水性聚氨酯；乳液中圖分類號：TQ316.32文獻標識碼：A文章編號：1009?606X(2005)03?0301?041前言海實驗試劑廠)，聚酯多元醇(PPR,分子量1000，羥值KOH116mg/g，工業(yè)級，青島德青化工)，N?甲基二乙聚氨基甲酸酯(Polyurethane)簡稱聚氨酯(PU)，是含醇胺、三羥甲基丙烷(TMP)、丙酮、甲酸均為分析純.有氨基甲酸酯?NHCOO?基團的聚合物，通常是由多異儀器：F?0.4型攪拌分散機(江陰德豐市機械廠)，氰酸酯(含?NCO基團)或其加成物與含活潑氫(主要是
3、硬度計(上海險峰電影機械廠)，電子拉力機(高鐵科技股[1]羥基中的活潑氫)的多元醇反應而成.份有限公司).聚氨酯樹脂應用廣泛，性能優(yōu)異.它作為涂料使用2.2合成方法時，所形成的涂膜機械性能好，耐磨性好，硬度高，耐將60g聚酯多元醇放入500mL三口燒瓶中，100[2]水、耐化學、耐老化性優(yōu)異，屬于高性能涂料.其中，℃及10132.5Pa下真空脫水1~1.5h；降溫至60℃以下，水性聚氨酯以水為分散介質(zhì)，不僅具有不燃、無毒、不加入45.0gTDI，2.0g三羥甲基丙烷，在80~85℃下反污染環(huán)境、節(jié)省有機溶劑等特點，還
4、具有溶劑型聚氨酯應2h，然后降溫至40℃左右，加入12mLN?甲基二乙的大部分優(yōu)點，廣泛地應用于纖維處理、紙張涂層、鋼醇胺，用60mL丙酮稀釋，在45~50℃下反應20min；[3,4]材防腐、皮革涂飾、泡沫塑料等許多領域.因此，尋將反應產(chǎn)物緩慢加入事先準備好的加入了10mL甲酸找適宜的原料，研究開發(fā)具有良好耐水性能的水性聚氨的200mL去離子水中，并用乳化機強烈剪切20min，[5]酯已成為當前的研究熱點.減壓蒸出丙酮，即得產(chǎn)品.產(chǎn)品中聚氨酯含量約為水性聚氨酯包括聚氨酯水溶液、水分散液和水乳液[6]39%(ω).3
5、種，是以水為介質(zhì)的二元膠態(tài)體系，聚氨酯(PU)粒2.3力學性能測定子分散于連續(xù)的水相中，也稱水性PU或水基PU.水性使用邵氏硬度計測定硬度，電子拉力機測定拉伸性PU雖然歷史不長，但發(fā)展卻非常迅速.目前應用的主要能，拉伸速率50mm/min.是雙組分或陰離子型單組分水性聚氨酯乳液，這兩種聚氨酯乳液應用都很廣泛，但都存在著穩(wěn)定性差、耐水性3結(jié)果與討論差及操作工藝繁瑣等缺點.3.1反應條件選擇本工作采用自乳化機理，通過在聚氨酯鏈段上引入親水基團并加酸成鹽后經(jīng)強力剪切使其乳化的方法，合3.1.1親水擴鏈劑的選擇成了一種新型單
6、組分陽離子型水性聚氨酯涂料，此種涂聚氨酯的水性化主要可以通過強制乳化和自乳化[7]料穩(wěn)定性好，涂抹工藝簡單，經(jīng)測試性能符合要求，有兩種方法實現(xiàn)，本實驗采用自乳化法即在聚氨酯鏈段較廣泛的應用前景.上引入親水性基團的方法實現(xiàn)水溶性，合成了陽離子型水性聚氨酯乳液.實驗中采用的擴鏈劑為N?甲基二乙2實驗醇胺，一方面它能夠提供水溶性所需要的季銨鹽基團，2.1原料及儀器另一方面它對聚合反應也有一定的催化作用.本實驗也原料：甲苯?2,4?二異氰酸酯(TDI?80，工業(yè)級，上曾嘗試過以二乙醇胺和三乙醇胺等作為親水劑，實驗效收稿日期：
7、2004?05?17，修回日期：2004?07?20基金項目：山東省優(yōu)秀中青年科學家獎勵基金資助項目(編號：03BS081)作者簡介：丁彩鳳(1969?)，女，山東省龍口市人，講師，博士，主要從事高分子聚合方向的研究；張書圣，通訊聯(lián)系人..302過程工程學報第5卷果均不理想，前者由于胺基氫和NCO基團的反應活性應生成脲鍵從而影響聚氨酯樹脂的耐沖擊性和柔韌性比羥基氫大得多，使擴鏈反應不能很好進行，而后者由等機械性能.于是三官能團的擴鏈劑，使反應聚合太快，難以控制，3.1.3親水擴鏈反應的溫度和時間并導致最后一步基本不能
8、乳化.經(jīng)過多次重復實驗，證在這一步反應中，如果溫度高于50℃則會發(fā)生膠明用N?甲基二乙醇胺作為親水擴鏈劑進行反應的效果凝，生成彈性體，得不到需要的產(chǎn)物；而如果溫度低于穩(wěn)定，每次得到的產(chǎn)品水溶性和穩(wěn)定性都較好.40℃，則會導致產(chǎn)物親水性不好，且會使最終產(chǎn)物顆粒3.1.2預聚反應的溫度和時間太大，不能穩(wěn)定存放.從表1數(shù)據(jù)可以看出，親水擴鏈一般說來，
