Page 35 - 《橡塑技术与装备》2019年24期（12月下半月塑料）

理论与研究 康永 等·高固含量水性聚氨酯的合成及性能研究

表 1 实验原料一览表
原料 生产厂家 级别
聚己二酸乙二醇酯（721） 东南鹏程化工厂 工业品
聚己二酸新戊二醇酯（726） 东南鹏程化工厂 工业品
聚己二酸丁二醇酯（PBA-2000） 东南鹏程化工厂 工业品
聚四氢呋喃二醇（PTHF） 东南鹏程化工厂 工业品
二羟甲基丙酸（DMPa） 东南鹏程化工厂 工业品
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI） 常州涂料所提供 分析纯 AR
N-甲基-2- 吡咯烷酮（NMP） 国药集团化学试剂有限公司 工业品
一缩二乙二醇（DEG） 上海润捷化学试剂有限公司 化学纯 CP
二丁基二月桂酸锡（DBTDL） 上海试剂一厂 化学纯 CP
丙酮 国药集团化学试剂有限公司 分析纯 AR
三乙胺（TEA） 永丰化学试剂厂 分析纯 AR
十二烷基硫酸钠（SDS） 东南鹏程化工厂 工业品
磺酸型扩链剂 东南鹏程化工厂 工业品
聚乙酸乙烯酯（PVC） 东南鹏程化工厂 工业品
羟丙基聚二甲基硅氧烷（8427） 江西星火有机硅厂 工业品
γ- 氨丙基三乙氧基硅烷（KH550） 江西星火有机硅厂 工业品
表 2 实验仪器一览表
仪器名称 仪器型号 生产厂家
旋转式黏度计 NDJ-7 上海精密科学仪器有限公司
电子万能试验机 WDT-5 深圳市凯强利试验仪器有限公司
电子天平 JA1003 上海良平仪器仪表有限公司
热重分析仪 SDT Q600 美国 TA 公司
接触角测试仪 HARKE-SPCA 北京哈科试验仪器厂
傅里叶变换红外光谱仪 Nicolet 460 美国 Nicolet 公司

脱水 1 h ；然后降温至 80℃，依次加入 IPDI、NMP 2 实验结果与讨论
和 1‰ 总固体物料量的催化剂，30 min 后加入 DEG， 2.1 异氰酸酯单体
共反应 2 h，待体系中的值基本上达到了理论值，表 含异氰酸酯基 (NCO) 的多异氰酸酯是聚氨酯的主
明反应完全，得到预聚体。 要原料之一，多异氰酸酯类化合物的化学特性和结构
1.3.2 单体改性 以及分子大小，直接影响到聚氨酯树脂产品外观等各
为了提高制成胶膜的耐水性，预聚时加入有机硅 项性能。制备聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯有 TDI、
8427 或中和成盐后加入有机硅 KH550 反应 30 min， MDI 等芳香族二异氰酸酯，HDI 等脂肪族二异氰酸酯
实现有机硅改性。 和 IPDI 等脂环族二异氰酸酯等十多个品种。
1.3.3 中和成盐 R 值为 1.1，固含量为 34%，DMPa 为 5% 固定
将预聚物降温到 40℃后先用适量丙酮稀释，待黏 不变时，改变 NCO 单体种类所制备的乳液如表 3 所
度降低后，滴加成盐剂 TEA，使聚氨酯中的羧基被中 示：
和成盐，达到离子化目的，使其更好的与水相溶形成 表 3 NCO 单体对乳液性能的影响
一种较稳定的体系，充分反应 30 min。 NCO 单体 外 观 胶膜手感 是否有沉淀
IPDI 半透明乳液，有蓝光 成膜性好 微量
1.3.4 提高成膜性 TDI 白色半透明，有点厚，泛黄 成膜性一般 少量
MDI 乳白色，有絮状物 成膜性一般 很多
中和成盐后，加入成膜助剂 ( 用少许丙酮溶解的
聚乙酸乙烯酯 )，使其充分反应 30 min，对成膜性有 由表 3 可以看出 ： NCO 单体为脂环族二异氰酸酯
很大的提升作用。 IPDI 时，乳液外观较好，并且有蓝光，成膜好，沉淀
1.3.5 乳化、扩链 很少。芳香族二异氰酸酯 TDI、MDI 中的异氰酸酯直
在高速搅拌下 (800 r/min) 加入适量水、乳化剂、 接连在苯环上，受日照被氧化，容易泛黄。脂环族异
扩链剂混合液，反应 30 min，得到白色不透明乳液 ( 固 氰酸酯基团与水的反应活性比芳香族异氰酸酯低，制
含量约为 50%)，放置一段时间后即得到白色泛蓝，外 备工艺容易控制，不泛黄，耐水解性比芳香族好，存
观稳定的聚氨酯乳液。 储更稳定稳定。因此本文选用 IPDI。

年
2019 第 45 卷 ·19·