環(huán)氧樹脂改性陽離子型水性聚氨酯乳-周

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1、環(huán)氧樹脂改性陽離子型水性聚氨酯粘合劑的合成及性能研究周海峰，瞿啟云，饒喜梅，許戈文*（安徽大學化學化工學院，合肥230039）摘要：以異佛爾酮二異氰酸酯、聚醚二元醇、一縮二乙二醇、環(huán)氧樹脂E-51、N-甲基二乙醇胺為主要原料合成出可用于粘合劑用的環(huán)氧樹脂改性的陽離子聚氨酯乳液。研究了反應條件和配方對乳液及膠膜性能的影響。關鍵詞：陽離子聚氨酯環(huán)氧樹脂Abstract:EpoxyresinmodifiedcationicaqueouspolyurethaneemulsionwassynethesisedbyIPDI

2、、PPG、MDEA、E-51andDEG.Theinfluencesofthereactionadditionandratioontheemulsionandfilmwereinvestigated.keywords:cationpolyurethane;epoxyresin;前言聚氨酯以其軟硬度可調節(jié)范圍廣、耐低溫、柔韌性好、附著力強等優(yōu)點而廣泛應用于皮革涂飾、涂料、膠粘劑等行業(yè)。在聚合物主鏈上引入少量的離子基團可改善聚合物的性能而拓寬其應用領域。聚氨酯離子體是在聚氨酯主鏈上除含有多個氨基甲酸酯基團外,還含有

3、多個離子基團的化合物,當這些較均勻或無規(guī)分布在大分子鏈上的離子基團被中和成鹽后可自行地分散在水中而形成穩(wěn)定的分散液。水性聚氨酯以其無毒、不易燃、不污染環(huán)境等優(yōu)點愈來愈受到消費者的青睞,主要用作紙張、木材、纖維、皮革等的表面涂飾。其中陽離子型水性聚氨酯對疏水性的聚酯、丙烯基類纖維具有良好的潤濕性,在化學纖維涂層整理、復合中應用較廣。但與溶劑型聚氨酯相比，由于存在親水性基團，膠膜的耐水性等還存在一定的差距。為改善水性聚氨酯乳液及涂膜性能、擴大水性聚氨酯的應用范圍,就必須對水性聚氨酯進行適當?shù)母男?。本工作研究了加入?/p>

4、量環(huán)氧樹脂(EP),引入交聯(lián)結構來改性水性聚氨酯,提高涂膜的耐水性,同時顯著改善其力學性能等。一、實驗部分1、主要實驗原料和規(guī)格異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）；聚醚二元醇(Mn=1000～3000)；一縮二乙二醇(DEG)；環(huán)氧樹脂E-51；N-甲基二乙醇胺（MDEA）；冰醋酸(CH3COOH)；以上均為工業(yè)級，二月桂酸二丁基錫(T-12)；辛酸亞錫(T-9)。2、水性聚氨酯樹脂的合成在干燥氮氣保護下,將PPG，IPDI，E-51按計量加入三口燒瓶中并加混合催化劑,混合均勻后升溫至85℃左右反應2h,再加入適量

5、DEG，85℃左右反應1h,最后加入MDEA和丙酮60℃反應至NCO含量不再變化，降溫至40℃出料。將預聚體用CH3COOH中和后加水進行高速乳化,得到乳液。減壓蒸餾脫去溶劑即得產(chǎn)品。3、膜的制備將不同配方制備好的水性PU乳液放置在自制的玻璃膜板中,室溫成膜后放入60℃的烘箱中干燥恒重,放置在干燥器中備用。4、吸水率的測定將乳液干燥成膜,準確稱取2g左右的涂膜樣品,放入烘箱中在100℃下進行干燥,在室溫下放入蒸餾水中浸泡,觀察其發(fā)白時間。5、紅外光譜測定將全反射紅外光譜技術(ATR)應用于水性聚氨酯膠膜檢測。采

6、用Nexus-870型FT-IR全反射紅外光譜儀（美國Nicolet儀器公司）測試,測出紅外光譜并分析比較所獲得的圖譜。二、結果與討論：1、紅外光譜分析圖1水性聚氨酯其膠膜的ATR（全反射紅外光譜）光譜圖由圖1可見：3400cm-1為N-H伸縮振動吸收峰，文獻[1]認為N-H游離態(tài)吸收峰在3449cm-1左右，氫鍵化在3295cm-1附近，因此，膠膜的N-H鍵已氫鍵化。2971cm-1，2927cm-1，2872cm-1為CH3，CH2，CH的伸縮振動吸收峰，1714cm-1為酯羰基吸收峰。硬段上的羰基,游離態(tài)

7、吸收峰在1732cm-1左右,有序化氫鍵的吸收峰在1701-1703cm-1左右。因此,膠膜中有部分C=O氫鍵化。1105cm-1為??C-O-C吸收峰。1241cm-1為環(huán)氧樹脂的特征吸收峰[2]。紅外光譜分析表明環(huán)氧樹脂改性水性聚氨酯的合成。2、反應條件的選擇2．1環(huán)氧樹脂的加入方式對反應的影響環(huán)氧樹脂為多羥基化合物，為和-NCO發(fā)生反應提供了可能性。本實驗分別在不同的合成階段中加入E-51。發(fā)現(xiàn)如果在第一步的反應中加入E-51，能夠形成均一穩(wěn)定的乳液。如果在擴鏈階段加入，形成的乳液放置一定的時間后，上層會

8、漂有少量的油狀物，根據(jù)對比實驗可以判斷出該油狀物為未反應的環(huán)氧樹脂。原因可能是在擴鏈階段加入，由于同時存在E-51和小分子擴鏈劑，而E-51的粘度和分子量較大在此階段擴散較難，難以充分的發(fā)生分子間的碰撞，在相同的反應時間內不能完全的反應，因此最后的乳液中存在未反應的環(huán)氧樹脂。所以合理的改性過程應該在第一步加入環(huán)氧樹脂。水性聚氨酯的合成方法主要有外乳化法和自乳化法，本試驗采用自乳化法既在