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水性聚氨酯膜親水性研究！

導(dǎo)讀:天津津騰實驗設(shè)備有限公司以異佛爾酮二異氰酸酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、2,2-二羥甲基丙酸合成聚氨酯預(yù)聚體，以部分封端的羥基硅油作為疏水封端劑，以與MPSi同等物質(zhì)的量的氨


返回列表 來源：未知 發(fā)布日期：2019-09-12 10:07【大 中 小】
水性聚氨酯以水作溶劑，減少了有機溶劑帶來的環(huán)境污染，更符合當(dāng)今環(huán)保的要求。天津津騰實驗設(shè)備有限公司發(fā)現(xiàn)為得到穩(wěn)定分散的水性聚氨酯乳液，通常需要向聚氨酯分子中鍵合親水基團，造成水性聚氨酯膜的耐水性大大降低，直接影響產(chǎn)品的使用性能。有機硅具有優(yōu)良的耐水性、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，采用有機硅對水性聚氨酯進行改性可以在一定程度上提高水性聚氨酯的耐水性，但強疏水性的有機硅會導(dǎo)致改性后的水性聚氨酯難乳化，從而使得乳液穩(wěn)定性下降。通過增加有機硅與聚氨酯兩相的相互作用，如向有機硅中引入氯丙基、氰乙基等可增加軟段部分的極性，增加軟段和硬段間的氫鍵作用，提高兩相相容性。

綜合有機硅的性能優(yōu)勢，同時消除或降低有機硅改性水性聚氨酯的不利影響，可以在根本上提高水性聚氨酯的耐水性。一方面需要降低或避免水性聚氨酯中親水部分和疏水部分的相互影響，另一方面，使親/疏水部分分別在乳化和成膜后發(fā)揮不同的作用?；诖?，本文天津津騰實驗設(shè)備有限公司通過結(jié)構(gòu)設(shè)計，將具有強親水性的氨基乙酸和強疏水性的有機硅集中于自由活動的聚氨酯分子鏈端，更好地發(fā)揮聚氨酯的親/疏水性，達到在水中親水，成膜后疏水的效果，以期提高有機硅改性水性聚氨酯乳液的穩(wěn)定性以及膠膜的耐水和耐熱性。

1MPSi用量對MEPU乳液性能和膠膜吸水率的影響
保持r=3，DMPA用量為IPDI和PBA2000總質(zhì)量的5%，改變MPSi用量（以PPU總質(zhì)量為基準(zhǔn)，下同），測定了不同MPSi用量對MEPU乳液性能和膠膜吸水率的影響，結(jié)果如表1所示。
                表1MPSi用量對MEPU乳液性能和膠膜吸水率的影響

由表1可知，一系列有機硅的引入沒有改變聚氨酯體系的乳液外觀和穩(wěn)定性，一方面是因為疏水性的有機硅和親水性的氨基乙酸位于分子鏈端，在乳化時，分子鏈端高度自由活動的特性使得親水端向乳膠粒-水界面遷移，疏水端向乳膠粒內(nèi)部集中，乳液的分散穩(wěn)定性好。其次，天津津騰實驗設(shè)備有限公司發(fā)現(xiàn)隨著有機硅的增加，預(yù)聚體的封端程度增大，所以聚氨酯的相對分子質(zhì)量減小，同時有機硅的加入使得分子間的相互作用力減小，分子乳化容易，體系穩(wěn)定性好。由表1還可知，隨著有機硅含量的增加，MEPU膠膜的吸水率先減小后增大，當(dāng)有機硅含量為15%時，吸水率由MPSi用量為0時的16.7%下降到9.5%。有機硅的加入，膠膜的吸水率減小。這是因為鏈端有機硅在成膜過程中容易向空氣界面遷移，有機硅在膠膜表面富集，膠膜疏水性增強，吸水率下降，但當(dāng)MPSi用量為20%時，過量的有機硅使得體系相分離嚴(yán)重，同時聚氨酯相對分子質(zhì)量急劇減小，共同導(dǎo)致成膜性變差，膠膜耐水性下降，吸水率升高。

2結(jié)論
天津津騰實驗設(shè)備有限公司通過結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用親水性氨基乙酸和疏水性改性羥基硅油共同封端聚氨酯預(yù)聚體，合成具有親/疏水鏈端的混合封端型水性聚氨酯(MEPU)。單因素優(yōu)化表明，最佳的實驗條件為：r=3、DMPA含量為5%、MPSi含量為15%。此時乳液穩(wěn)定透明，膠膜吸水率由未改性的16.7%減小到9.5%；水接觸角由74.5°增加到92.6°，表明MEPU可以同時擁有較好的乳液穩(wěn)定性和耐水性。TGA分析表明，MEPU的初始分解溫度由未改性的264℃提高到293℃，在熱失重為5%、50%、90%時，MEPU比PU的分解溫度分別提高了40、23和26℃。力學(xué)性能測試表明，由于引入的有機硅并沒有改變聚氨酯的主體分子結(jié)構(gòu)，MEPU膠膜的力學(xué)性能變化不明顯，與未改性的PU相比，在MPSi含量為15%時，MEPU膠膜的拉伸強度提高了0.11MPa，斷裂伸長率提高了5.81%。進一步的研究將通過親水封端劑完全代替親水?dāng)U鏈劑，使親、疏水部分完全集中于分子鏈端，驗證方法的可行性。