水性聚氨酯功能性研究进展

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1、专论与综述水牲聚賀酯10能性研穽迅展许戈文.鲍俊杰，钟达非（安黴大学化学化工学院，合肥230039）摘要：综述了水性聚•氛酹农合成功能高分子材料上的研究进展，介绍了生物降解水性聚氨酯、纳米材料改社水性聚氨8&、导电术性聚氨酯、聚合物发光器件、光固化水性聚義酹、水性聚氨裁离分子集料.抗苗水性衆就苗和聚歡醍水疑胶爭水性聚札酯功能材丼的特点及研究进展，并对功能性的水性聚氨酯的岌慝作了展望。关键词：水性聚氨陌；功能高分子；进慝0引言随着环保法律法规的健全和人们环保意识的加强，聚氨酯材料的水性化日益受到重视，水性聚氨酹的研究与开发具有重要的应用价值卜珥功能高分子泉指对

2、物质、能量和信息具有传输、转换或贮存作用的髙分子及其复合材料叫随着在生产和生活方面对具有新型功能的聚合物材料的需求，以及科技水平的进步，近年来，人们开发出了众多带有特殊物理化学性质的水性聚氨酯材料，或将水性聚氨酯用于制备功能高分子材料，提高制品的功能性，扩大了水性聚氨酯的应用范围•本文综述了水性聚氨帝在合成功能高分子林料上的最新研究进展•介绍了生物降解水性聚氨酯、纳米材料改性水性聚氨酯.导电水性聚氨酯、发光器件、光固化水性聚氨雷、水性聚豐施高分子染料.抗菌水性聚氨酯和聚氨奋水凝胶等水性聚氨常功能材料的应用研究.1水性聚氨酯功能高分子材料1.1生物可降解水性緊

3、氨酯随着环保概念的提出，人伫对生物可降解一词已不再陌生.生物可降解高分子材料的开发和应用也随之日益受到政府、企业和科研机构的重视»具有生物可降解性和对环境不污染的天然高分子如纤维素、淀粉等是可再生资源，产量丰富，价格便宜■纤维亲和淀粉都为多轻基聚合物.结构上都含有丰富的羟基，理论上，这些化合物可以代替聚更多元醇与异氟酸酹发生反应制备聚氨斉材料，这样不但可以提高资源的利用率，而且可为聚氨酯工业提供廉价的原料来源.减少对石油产品的依赖性.降低成本⑷。同时.这类聚氨酯材料是可生物降解的.利用微生物的降解作用.可以消除废旧聚氨酯材料带来的环境问题•在生物降解时，聚氨

4、酯大分子链会因天然高分子被微生物降解而断裂.这不仅会导致聚氨酯分子量下降，而且生成了容易受到微生物攻击的機段和弱靈，有利于大分子链被氧化或发生水解而进一步降解.直至达到完全降解气运用这类材料合成水性聚氨摩可以进一步体现环保意识.Yongs伽gLu等⑹釆用油菜籽油做软段,用IPDI.DMPA合成了基于天然植物油的水性聚氨酯透明乳液，这种水性聚氨酯具有良好的机械性能,拉伸强度为9.3土1.5MPa.断裂伸长率为（520±20）%.将该乳液加入热塑性淀粉（TPS）中，得到了可生物降解TPS/PU混合物，通过PU改性后的热塑性淀粉的机械性能有了明显的改进Jongsh

5、ang专论与综述OCR-eVFrtJMQr>lf—J«5*4■^22^^=Qrtanmir亦U(tookB»odiaOLu等卩比用転麻油合成水性聚氨暦，并与热塑性淀粉共混.得到生物降解水性聚氨轄材料，当加入的水性聚氨酯质量分数为4-20%时，这种WPU/TPS复合材料的杨氏模量为4O-75MPa,拉伸强度为3.4-5.1MP&.断裂伸长率为116-176%.1.2纳米材料改性水性聚氨酯纳米材料具有表面效应、小尺才效应、光学效应、1子尺寸效应、宏观量子尺寸效应等特殊性质，可以使材料荻得新的功能⑶.Shan-huiHsu等^用纳米金改性水性聚氨酯.获得了含有0.

6、0043%纳米金

7、5nm)的聚醍型水性聚克酯乳液，经热重分析和19d小白鼠皮下植入观瘻表明,该复合乳液具有良好的热稳定性和生物相容性.Hsu-ChiangKuan等缚合成了一种纳米碳管/水性聚氨酯(CNT/WPU)纳米复合材料.通过对纳米碳管进行修饰，在纳米碳管上引入-NH2基团.再与聚氨酯预具体上的-NCO基团反应形成共价键.或是中和时~NH,基团与聚氨酯预具体上的-C00H基团结合形成共价键，从而得到了稳定的纳米碳管改性木性聚氨曙乳液(其合成原理见图1)•研究发现.这种水性聚氨睛乳液储存稳定，胶膜的热稳定性提高了26'C,拉伸强度提高了370%,拉伸模最

8、提高了170.6%.硼［

9、曲NOH图1纳米碳管与水性聚氨酯间的离子键与共价键胡津昕等何以水性聚氨酯为基体聚合物材料,利用高分子纳米微胶曩化技术实现对无机TiO＜等微粒进行有效的原位包期.由于无机等纳米颗粒表面賀盖上一层荷电高分子薄腹，故与PU的相容性提高，机械强度、韧性和抗老化性提高•加工性能改善。罗振扬等"吩别将纳米氧化铝(AbOa)和纳米氧化锢锡(IT0)加入到水性聚瓠凿树脂中，改善了水性聚氨隘涂膜的耐磨性能和隔热性能。冯利邦等^成功合成了一种含有纳米硅氧化物的水性聚氨酯涂料.研究表明.纳米硅氧化物的引入.可以显著改善聚氨凿漆膜的诸多物理性能如表面硬度、

10、热稳定性、耐候性及耐水和耐有机溶剂性能。13导电水性