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1、水性聚氨酯的改性研究進展摘要本文介紹了我國聚氨酯的發(fā)展概況及水性聚氨酯的優(yōu)點和存在的問題。綜述了水性聚氨酯的改性研究進展，重點討論了環(huán)氧樹脂改性、有機硅改性、聚丙烯酸改性和有機氟改性。各種改性技術均能夠顯著提高水性聚氨酯的綜合性能，拓寬了其應用領域。關鍵詞水性聚氨酯改性研究進展聚氨酯（（Polyurethane,簡稱PU）是指含有重復的氨基甲酸酯鍵（NHC00）的一類高分子材料，是聚氨基甲酸酯的簡稱。聚氨酯樹脂制成的產品有泡沫塑料、彈性體、涂料、膠粘劑、纖維、合成皮革等。廣泛應用于機電、船舶、輕工及紡織部門，產品與品種逐年遞增，是具有重大應用價值的先進高分子材料，已經成為當代高分子材料屮甜種最
2、多、用途最廣、發(fā)展最快的一種新型有機材料。我國聚氨酯工業(yè)始于20世紀50年代末60年代初，至今已50年左右。自1936年德國化學家Otto.Bayer等在研究異氟酸酯的加成聚合反應過程中，首先合成出含有氨基甲酸酯特性基團的化合物。在第二次世界大戰(zhàn)期間聚氨酯技術得到了發(fā)展，20世紀50年代以來，冇關聚氨酯的新甜種、新工藝、新裝備大量涌現(xiàn)，逐漸形成了成熟、完整的聚氨酯工業(yè)體系。據中國PU工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，1991年我國PU行業(yè)產量為15萬t,1998年為77萬t,而2011年我國PU行業(yè)產量達到T700萬t,生產和消費規(guī)模居世界首位。預測我國在“十二五”期間，PU產品年消費量將達到900萬t?1000
3、萬t,實現(xiàn)產值將達到2700億?4000億元。水性聚氨酯（WPU）是相對于溶劑型聚氨酯而言的，它是聚氨酯粒子分散在連續(xù)相（水）屮的二元膠體體系。目前市場上大多數(shù)為溶劑型聚氨酯樹脂，含有大量的有機溶劑和一定量的游離界氛酸酯，影響人們的身體健康和生活環(huán)境。隨著各國環(huán)保法規(guī)對VOCCvolatileorganiccompounds）排放量的限制以及對環(huán)保的重視，水性聚氨酯得到了較快的發(fā)展，己在織物、皮革、黏合劑等領域得到了廣泛應用，正逐步替代溶劑型聚氨酯。一、水性聚氨酯存在的問題水性聚氨酯是以水代替有機溶劑作為分散介質的新型聚氨酯體系，具有彈性、耐磨性、韌性、附著力和低溫抗沖擊性優(yōu)異、VOC含量低，
4、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。水性聚氨酯雖然具有很多優(yōu)良性能，但其還存在著很多不足,如涂膜的耐水性不好，乳液穩(wěn)定性、自增稠性、固含量等方面的性能不夠理想，且機械強度不高，特別是硬度不夠高。分析引起這些問題的主要原因包括以下兒個方面：水性聚氨酯由于主鏈或側鏈引入親水基因從而使所形成的涂膜具有較高的表面能，通過成鹽的方法雖然使聚氨酯可以分散在水相中，但是止是由于這些基團的存在使得水性聚氨酯耐水性、耐溶劑性、耐化學品性以及機械強度等性能變差。與有機溶劑相比，水的蒸發(fā)潛熱很大（約540cal/g）,為了加快成膜過程屮水分的蒸發(fā)需要高溫，因此就需要投入人量能量。水的表面張力很高（約72dtne/cm2）,雖然添加助溶
5、劑和表面活性劑可以降低表面張力，但是添加助溶劑會增加VOC的排放，添加表面活性劑會促使水性配方中被分散的成分穩(wěn)定化，從而使夾帶氣泡的水-空氣界面穩(wěn)定化，因而產生泡沫，導致形成針孔。同時水的高導電性也會引起各種問題。由于水性聚氨酯的這些缺陷，□前使用的水性聚氨酯基本上都是經過改性的。聚氨酯的改性冇很多種，包括環(huán)氧樹脂改性、冇機硅改性、聚丙烯酸改性、有機氟改性等。木文主耍對其改性技術進行了綜述。二、水性聚氨酯的改性1?環(huán)氧樹脂改性水性聚氨酯。環(huán)氧樹脂（EP）材料具有高模量、高強度、易固化、黏附力強、化學穩(wěn)定性好、價格低等優(yōu)點，但其柔韌性、耐磨性不及WPU,因此，采用EP改性WPU可將兩者的優(yōu)良性能
6、冇機結合。利用EP改性WPU的方法主要有兩種，一種是物理共混法，該方法是將EP均勻的分散到WPU預聚體中，兩者Z間并沒有化學鍵的結合，最終將共混物在水中乳化；另一種是化學共聚法，該方法是EP開環(huán)后形成端輕基化合物與WPU進行共聚反應，得到的預聚體再在水中乳化。實驗證明，采用化學共聚法制備的WPU乳液的穩(wěn)定性不及物理共混法。杜鵑研究了環(huán)氧樹脂用量對乳液外觀、乳液貯存穩(wěn)定性等的影響情況，結果表明，隨著EP用量的增加，乳液外觀由乳白透明變?yōu)槿榘咨?，由于當EP用量較多時，分散體的粒徑大，阻礙了光線的透過，所以乳液呈發(fā)白現(xiàn)象。同時，隨著EP用量的增加乳液黏度增大，貯存穩(wěn)定性下降,低溫柔韌性變差，吸水率減
7、小。因為增加EP用量即增加了分子屮交聯(lián)結構，耐水性也就會越好。隨著EP用量的增加，碩段含量增大，碩度增人,低溫柔韌性也就會變差。李輝采用E-51環(huán)氧樹脂為改性劑，得到了聚醛型環(huán)氧樹脂改性WPU乳液。當環(huán)氧樹脂E-51質量分數(shù)為4%時改性產品的性能最佳，該產品具有耐水性好、拉伸強度高等特點。2.有機硅改性水性聚氨酯。有機硅材料是分子結構中含有硅元索的高分子合成材料，主鏈是一條鍵交替組成的穩(wěn)定骨架，有
