Page 39 - 《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

由表 13 得，扩链剂含量对乳液的稳定性影响很 少越好。
大。扩链剂含量越少，乳液固含越高，并且扩链剂含 2.9.4 R 值对 KH550 产品性能的影响
量 0.46% 时，固含大于 50%。这是由于扩链剂减少， R 值对产品性能的影响规律在上文 3.1 节中已作
分子中硬段减少，分子量小，容易得到更高固含。扩 研究，这里改变 R 值是为了进一步提升产品性能，获
链剂含量越高乳液黏度越大，固含量也就越低。扩链 得更优异的产品。
剂含量增多，体系中硬段增多，扩链剂与—NCO 反应 在 n(721):n(PTHF)=2:1，R 值为 1.3，KH550 为
会形成大量脲键，脲键的增多会增加 WPU 内部的氢 0.88%，乳化剂固定不变，扩链剂用量 0.46% 条件下，
键化程度，也使预聚体黏度增大，乳液固含较低。但 所得产品乳液固含 52.31%，胶膜吸水率 23.89%，所
扩链剂量也不能太小，太小会得不到稳定的乳液。由 得乳液黏度为 110 MPa.s，是考察所得最好的产品。
于 WPU 乳液是通过主链中引入亲水性化合物形成的， 现试图改变 R 值，争取制得更好的产品。
扩链剂含量越大，分子的亲水性就越强、分散性就越 控制固含 52.31% 一定，改变 R 值，实验结果如
好，但吸水率会增大，影响胶膜性能。因此，扩链剂 表 14 所示。
含量要适中，在保持乳液稳定的情况下扩链剂用量越
表 14 R 值对 KH550 改性产品性能的影响
R 值 乳液外观 成膜外观 胶膜吸水率 乳液黏度 /(MPa . s) 储存期 / 天
1.1 白色，略泛蓝，无气泡，流动很好 不黏，软硬适中，透明，气泡少 6.107% 60 >90
1.2 白色，略泛蓝，无气泡，流动很好 不黏，软硬适中，很透，几乎无气泡 5.806% 30 >90
1.3 白色，略泛蓝，无气泡，流动好 一点黏，偏软，透明，较多气泡 7.760% 110 >90
1.4 白色，泛蓝，无气泡，流动很好 几乎不黏，软硬适中，透明，气泡多 7.937% 81 >90
1.5 白色，略泛蓝，无气泡，流动很好 不黏，稍硬，透明，气泡很多 5.036% 29 >90

由表 14 得，通过改变 R 值，所得乳液制成胶 两图中 2 266 cm -1 处都有—NCO 的伸缩振动峰。
膜耐水性没有得到很大提升，在 5%~7% 之间变化。 与(a) 相比，(b) 中在 1 693 cm -1 处出现较强的吸
R=1.5 时虽然制成胶膜吸水率最低，但成膜性不好， 收峰，这是由 KH550 中的—NH 2 与 IPDI 中的—NCO
稍硬，气泡多，这是因为 R 值大时，异氰酸根残余量 反应生成脲基所致。并且从 (a)~(b)，在 1 172 cm -1 附
大，预聚体分子量小，脲键多，成膜较硬。 近的吸收峰变宽且分裂为两重峰，可推断是预聚体水
综合考虑乳液性能、成膜性能和胶膜吸水率，选 解缩合形成的 Si—O—Si 与 C—O—C 吸收峰叠加的
定 R=1.2 时的 KH550 改性产品固含 52.31%，此固含 结果，说明 KH550 参加反应。
是为了控制单一变量与上述固含保持一致，其最大可
以做到固含 55.00%，胶膜吸水率 5.702%，确定此产
品为最佳改性产品。
2.10 有机硅改性高固含 WPU 的性能研究
2.10.1 红外谱图分析
图 2 为 KH550 改性前后高固含水性聚氨酯乳液
红外光谱图，曲线 (a) 为三乙胺中和成盐后取样测试
FTIR 图，曲线 (b) 为加入有机硅 KH550 反应 30 min
后取样测试 FTIR 图。
(a)、(b) 曲线在 3 300 cm -1 处的吸收峰归于体系

中的—OH 与—NCO 反应生成了氨基甲酸酯中的 N—
H 键的伸缩振动；在 2 850~2 940 cm -1 的吸收峰归于—
图 2 KH550 改性前后 FTIR 图
CH 3 、—CH 2 —等的伸缩振动 ；在 1 735 cm -1 左右出

现较强的吸收峰，是氨基甲酸酯基的—C=O 的伸缩 2.10.2 热重分析
振动吸收峰，说明 IPDI 与 721、PTHF 反应良好，生 图 3 为 KH550 改性前后高固含水性聚氨酯乳液
成氨基甲酸酯。因为 R 值为 1.3，—NCO 过量，所以 热重分析图，曲线 (a) 为改性前 WPU 胶膜取样测试

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