Page 34 - 《橡塑技术与装备》2019年24期（12月下半月塑料）

橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

高固含量水性聚氨酯的合成及性能研究

康永，豆高雅
( 榆林市瀚霆化工技术开发有限公司，陕西 榆林 718100)

摘要 ： 以 PTHF( 聚四氢呋喃二醇 )、721( 聚己二酸乙二醇酯 ) 和 IPDI( 异佛尔酮二异氰酸酯 ) 等为主要原料，采用预聚体分散
法和丙酮法相结合的方法合成了性能良好的高固含水性聚氨酯 (WPU)，并在此基础上进行有机硅改性，以提高它的耐水性、透气
性，满足在皮革基层上应用的要求。实验考察了改性前不同种类 NCO 单体、NCO/OH 摩尔比、不同种类羟基单体以及改性后有
机硅加料方式、有机硅加量、扩链剂含量等工艺条件对乳液和成膜性能的影响。通过红外光谱 (IR) 对改性前后 WPU 结构进行表征，
同时也对改性前后 WPU 进行拉伸强度、表面接触角、热重进行了分析测试，并作了相关讨论。结果表明 ： 721、PTHF 摩尔比为
2:1，NCO/OH 摩尔比为 1.2:1，磺酸型扩链剂含量为 0.46%，有机硅 KH550 含量为 0.88% 时，能得到固含 55.00%、白色略泛蓝、
稳定性好、耐水性好的 WPU 乳液。
关键词 ： 水性聚氨酯 ；改性 ；成膜性能 ；拉伸强度 ；表面接触角 ；热重分析
中图分类号 ： TQ323.8 文章编号 ： 1009-797X(2019)24-0018-08
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2019.24.003

聚氨酯通常分为溶剂型聚氨酯和水性聚氨酯。溶 可以与溶剂型聚氨酯相媲美，气味小、不污染环境、
剂型聚氨酯通过酮类、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯等有 不燃、节能安全环保。其次，在于解决了高固含往往
机溶剂制得，这些溶剂易挥发、气味大、易燃易爆、 伴随黏度大的矛盾，制成了低黏度的高固含水性聚氨
污染环境。水性聚氨酯把水作为分散介质，有气味小、 酯乳液。高固含使其稳定性好，干燥速度快，胶膜强
不污染环境、不燃、节能、操作加工方便等优点。因 度大，并以良好的流动性和快干性满足施工工艺要求，
而水性聚氨酯迅速在皮革涂饰 [1~3] 、手套、导管、涂 为水性聚氨酯的工业化奠定基础。最后，在于实现了
料等很多领域得到应用 [4~5] 。 有机硅改性，使制成胶膜耐水性得到很大提高。合成
水性聚氨酯是指聚氨酯溶解于水或分散于水中而 的高固含水性聚氨酯乳液力求在保证固含量大于 50%
形成的一种聚氨酯溶液或乳液。传统水性聚氨酯乳液 的情况下，同时通过有机硅改性后制成胶膜具有良好
固含量低 (<40%)，导致初黏力低、自增稠性差、 的透气性、耐水性和机械性，能够满足用在皮革基层
干燥成膜速度慢、光泽性较低等缺点，因而应用推广 的要求。
受到限制。高固含 (>50%) 水性聚氨酯乳液则具有成
膜和干燥时间短、设备利用率高、单位产品能量消耗 1 实验部分
和运输成本低等优点。研究表明其在 50℃左右干燥温 1.1 实验试剂
度下其干燥速度与普通溶剂型聚氨酯相似，从而使合 主要实验试验见表 1。
成革应用上完全代替溶剂型产品 [6~7] 。 1.2 实验仪器
由此可见，高固含革用水性聚氨酯成膜和干燥时 主要实验仪器见表 2。
间短、设备利用率高、单位产品能量消耗和运输成本 1.3 实验步骤
低，适应快节奏现代生产线的生产要求。在此基础上， 1.3.1 预聚体制备
研究成膜后耐水、表面黏度等相关性能，应用在合成 先将称好的聚酯 ( 如 721，726，PBA) 或聚醚
革基层，使其耐水、透气、环保，制得更好更舒适的 (PTHF)，阴离子扩链剂 (DMPa)，在 90℃左右抽真空
皮革产品，是本课题研究的意义之所在 [8~9] 。
本课题的创新点首先在于制成水性聚氨酯以取代 作者简介 ：康永 (1981-)，男，博士研究生，高级工程师，
现从事无机非金属材料以及功能化高分子复合材料研究工作。
溶剂型聚氨酯。水性聚氨酯产品用于 PU 革生产性能
收稿日期 ：2019-04-29

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