水性聚氨酯與水性含氟聚氨酯

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1、1.1聚氨酯的概述聚氨基甲酸酯（Polyurethane）簡(jiǎn)稱聚氨酯（PU），是分子鏈中含有氨酯基（-NHCOO-）和或異氰酸酯基（-NCO-）類的高分子材料。聚氨酯是嵌段共聚物，由軟段和硬段組成，聚氨酯的性能是有軟段和硬段所決定的，所以它具有耐低溫、耐磨、耐脆化、拉伸強(qiáng)度高、韌性、彈性好等優(yōu)點(diǎn)。聚氨酯的應(yīng)用十分廣泛。其中在紡織品上的應(yīng)用極為突出而且近年來(lái)發(fā)展很快，一般可用作整理劑、染色助劑、印花粘合劑及仿皮革織物涂層劑，也有用作纖維處理劑，包括油劑和上槳?jiǎng)┑取?.2水性聚氨酯的分類、概況、制備方法和原理水性聚氨酯是指聚氨酯溶解于水或分散于水中而形成的一種聚氨酯。水性聚

2、氨酯是由化學(xué)性質(zhì)明顯不同的軟段和硬段組成，軟段由低聚物多元醇（通常是聚醚二醇和聚酯二醇）組成，硬段由多異氰酸酯或其與小分子擴(kuò)鏈劑組成，分散介質(zhì)為水替代了傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑，水具有不燃、氣味小、不污染環(huán)境、節(jié)能、操作加工方便等優(yōu)點(diǎn)。1.2.1水性聚氨酯的分類1)按外觀和粒徑分水性聚氨酯按外觀分類可以分成聚氨酯水溶液，分散液，乳液。表1-1水性聚氨酯的分類類型外觀狀態(tài)粒徑分子量水溶液透明溶解~膠體<0.001μm1000-10000分散液半透明分散0.01-0.1μm幾千~20萬(wàn)乳液白濁分散>0.1μm>50002)按親水基團(tuán)的性質(zhì)分類根據(jù)水性聚氨酯分子鏈的親基團(tuán)所帶電荷的不同

3、，可以從結(jié)構(gòu)上把它為陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型和混合型。陰離子型水性聚氨酯一般是在分子主鏈上引入羧基或磺酸基等可離解為陰離子親水基團(tuán)的水性聚氨酯。大多數(shù)水性聚氨酯以含羧基擴(kuò)鏈劑或含磺酸鹽擴(kuò)鏈劑引入羧基離子及磺酸離子。陽(yáng)離子型水性聚氨酯一般是指主鏈或側(cè)鏈上含有錢離子或琉離子的水性聚氨酯。絕大多數(shù)情況是季銨鹽陽(yáng)離子。一般是采用含叔胺基團(tuán)擴(kuò)鏈劑為主，叔胺以及仲胺經(jīng)酸或烷基化試劑作用，形成親水的陽(yáng)離子。非離子型水性聚氨酯，即分子中不含離子基團(tuán)的水性聚氨酯。非離子型水性聚氨酯地制備方法有：①普通聚氨酯預(yù)聚體或聚氨酯有機(jī)溶液在乳化劑存在下高速剪切強(qiáng)制乳化。②制成分子中含有非離子型

4、親水性鏈段或親水性基團(tuán)。親水鏈段一般是聚氧化乙烯，親水基團(tuán)一般是輕甲基?；旌闲途郯滨シ肿咏Y(jié)構(gòu)中同時(shí)具有離子型及非離子型親水基團(tuán)或鏈段。1)按原料分類按主要低聚物多元醇類型可分為聚醚型、聚酯型、聚烯烴型。分別指采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇作為低聚物多元醇制得的水性聚氨酯。當(dāng)然還有聚醚一聚酯、聚醚一聚丁二烯等混合多元醇型。以聚氨酯的異氰酸酯原料來(lái)分，可分為芳香族異氰酸酯型、脂肪族異氰酸酯型、脂環(huán)族異氰酸酯型。具體細(xì)分還可分為TDI型、IPDI型、HDI型等。2)按聚氨酯樹脂的整體結(jié)構(gòu)劃分按分子結(jié)構(gòu)可分為線性分子聚氨酯乳液（熱塑性）和交聯(lián)型聚氨酯乳液（熱固性）。交

5、聯(lián)型又可細(xì)分為內(nèi)交聯(lián)和外交聯(lián)。內(nèi)交聯(lián)型聚氨酯乳液是在合成時(shí)形成一定程度的支化交聯(lián)分子結(jié)構(gòu)，它是穩(wěn)定的單組分體系。外交聯(lián)是在乳液中添加能與聚氨酯分子鏈中基團(tuán)起反應(yīng)的交聯(lián)劑，是雙組分體系。1.2.2水性聚氨酯的發(fā)展概況早在1943年，原西德的P.Schlack（聚己內(nèi)酰胺安發(fā)明者）就在乳化劑和保護(hù)膠體的存在下，將二異氰酸酯在劇烈攪拌下乳化于水并添加二胺，成功地研制出了水性聚氨酯。這時(shí)的聚氨酯材料還沒(méi)有都到重視。在20世紀(jì)50年代有少量水性聚氨酯的研究，如1953年DuPont公司的研究人員將端異氰酸酯基團(tuán)聚氨酯預(yù)聚體的甲苯溶液分散于水，用二元胺擴(kuò)鏈，合成了聚氨酯乳液。60年

6、代末，隨著各發(fā)達(dá)國(guó)家環(huán)保法規(guī)的確立和日益強(qiáng)化，水性高分子材料的開發(fā)受到重視，水性聚氨酯在此期間也獲得了很大的發(fā)展。1967年水性聚氨酯首次出現(xiàn)于美國(guó)市場(chǎng)，7080年代，美、德、日等國(guó)的一些水性聚氨酯產(chǎn)品己從試制階段發(fā)展為生產(chǎn)和應(yīng)用，有多種牌號(hào)的水性聚氨酯產(chǎn)品供應(yīng)。最早的聚氨酯乳液采用外加乳化劑、強(qiáng)制乳化而成，產(chǎn)品主要用于皮革涂飾劑、強(qiáng)制乳化劑和織物處理。但因存在乳化劑用量大、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)以及乳液顆粒較粗而導(dǎo)致的貯存穩(wěn)定性差、膠層物理機(jī)械性能，而且應(yīng)用面過(guò)于狹窄。60年代初期研制出了自乳化法，該法制得的乳液顆粒較細(xì)且分布均勻，具有較好的貯存穩(wěn)定性，陽(yáng)離子水性聚氨酯乳液膠層的

7、物理機(jī)械性能也較好，應(yīng)用面也十分廣泛。在這之后陰離子水性聚氨酯乳液也相繼被研發(fā)出來(lái)。在七十年代后各國(guó)的水性聚氨酯產(chǎn)品都開始大量生產(chǎn)和應(yīng)用。我國(guó)水性聚氨酯的研制工作始于20世紀(jì)70年代，首先是由沈陽(yáng)皮革所于1976年開始研制，此后1979年大連油漆廠徐蘭萍制備出聚氨酯乳液膠粘齊、天津皮革所的PU-1型乳液及PU型乳液皮革涂飾材料的生產(chǎn)，進(jìn)入80年代以后，PU乳液的研制更加活躍，許多單位相繼開展了研制工作，己有大量產(chǎn)品被開發(fā)，主要用途是皮革涂飾劑，其它用途如涂料、膠粘劑、織物涂層及整理劑等也有少量開發(fā)。己有不少領(lǐng)域應(yīng)用水性聚氨酯產(chǎn)品，其中部分