c30814029卜仪水性聚氨酯的改性和应用

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1、水性聚氨酯的改性和其应用水性聚氨酯(PU)以水为分散介质，具有污染小、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。但大多数水性聚氨酯涂膜耐水性、耐溶剂性等性能稍差，限制了其应用范围，需对其进行改性。水性聚氨酯的常用改性方法有交联改性和共聚改性；交联改性包括内交联、外交联和自交联改性；共聚交联以丙烯酸酯、环氧树脂和聚硅氧烷共聚改性为主；互穿聚合物网络(IPN)改性以及蒙脱土复合插层改性也有很大的潜力，改性的水性聚氨酯已广泛应用于建筑防水保温材料、聚氨酯涂料业、皮革加工业、粘合剂业、塑料行业、纺织业等众多领域。1水性聚氨酯的改性1．1交联改性为了

2、提高水性聚氨酯胶膜的耐水性、耐溶剂性，通过化学键将线型的聚氨酯大分子连接在一起，形成具有网状结构的聚氨酯树脂，将热塑性聚氨酯树脂转变为热固型树脂，此种方法称为交联改性。按照交联方法的不同可将其分为内交联法、外交联法和自交联法1．1．1内交联法通过原料的选择，能制得部分支化和交联的PU乳液，使水性PU含可反应的官能团，经热处理产生化学交联，这种方法称为内交联，内交联法制备的水性聚氨酯通常为单组分水性聚氨酯。MircvaeA，对封闭型水性聚氨酯作了较为详细的研究，用环己基二异氰酸酯和异亚丙基丙二酸酐的反应产物作为封闭型多异氰酸酯交联剂，并利用

3、FFIR、DSC、NMR、SEC等手段进行了表征，对封闭和固化过程进行的分析表明，异亚丙基丙二酸酐在110℃开环，1300C下加热30min即可使体系的交联度达到80％。1．1．2外交联法添加外交联剂的水性聚氨酯亦称为水性双组分聚氨酯，水性聚氨酯为一组分，交联剂为另一组分。与内交联相比，所得乳液性能较好，并可根据不同交联剂及其用量来调节胶膜的性能¨3I。张武英¨41用环氧硅烷外交联改性阴离子型水性聚氨酯，环氧硅烷经预乳化后能够与水性聚氨酯相容，改性后的水性体系能够保持较长时间稳定而不凝胶，有效贮存期超过3个月。改性使涂膜的吸水性降低、力学

4、性能改善、粘接强度明显提高，在胶粘剂和涂料的生产中能部分代替交联剂，有利于实际应用。1．1．3自交联先将聚氨酯预聚体用端羟基丙烯酸、苯酚、环己酮肟等封端，然后将封端的异氰酸酯与含双键的丙烯酸酯进行乳液聚合，在成膜过程中，封闭的NCO基被激活后与另一分子链上的活泼氢反应而交联¨引。仇诗其，等¨刮采用原位乳液聚合法，合成了酮肼、环氧羧基双重自交联型聚氨酯一丙烯酸酯(PUA)复合乳液，复合乳液的胶粒平均粒径在100nln左右，涂膜铅笔硬度达3H，耐水性和耐化学品性得到改善1．2共聚改性1．2．1丙烯酸酯共聚改性丙烯酸酯具有优异的耐光性、耐候性、

5、耐酸碱腐蚀性及最低的颜料反应性。用丙烯酸酯对水性聚氨酯改性，能将二者的最佳性能融于一体，制备出高固含量的水性树脂，既能降低加工能耗，又可提高生产率，而且改性后的胶膜柔软、耐磨、耐湿擦、耐水解性能更加优异，极大拓宽其应用范围。陈向荣，等通过射线光电子能谱(XPS)和接触角测试研究了聚氨酯一聚丙烯酸酯共聚乳液在不同摹材上的成膜情况，并对共聚胶膜的耐水性和附着力进行了考察。结果表明，亲水性的聚氨酯组分均富集于胶膜内部，共聚胶膜的耐水性良好，共聚胶膜的附着力在表面张力较高的基材上也良好。夏正斌，等【l副将溶解度参数作为丙烯酸聚合物及其涂料配方设计

6、的一项重要参数，并在此基础上制得了性能优良的丙烯酸涂料。1．2．2环氧树脂复合改性作为涂料用途的水性聚氨酯需要具备附着力大、粘接强度高、耐磨和耐水性好等优点。环氧树脂恰恰具有这些优点，而且是多羟基化合物，可直接参加水性聚氨酯的合成反应，使之形成部分网状结构，实现两种材料优势互补的作用，进而提高水性聚氨酯的综合性能。许戈文，等¨引通过环氧改性水分散型聚氨酯，将环氧树脂较高的支化度引入到聚氨酯主链上，提高乳液涂膜的干燥速率、涂膜硬度和耐水性。郭俊杰，等Ⅲ1合成了用于粘合复合薄膜的环氧树脂改性水性聚氨酯胶粘剂，改性后的胶粘剂对多种复合薄膜都表现

7、出较强的粘接性能，剥离强度进一步提高，外观、贮存稳定性良好，且在固含量下降后仍然具有较强的粘接性能。周海峰，等[2¨通过在聚氨酯分子链中引入环氧树脂E-51，采用小分子扩链剂一缩二乙二醇等进行乳液共聚合，达到对水性结构的交联改性。环氧树脂共聚改性所得到的胶膜在吸水率和力学性能方面都比采用共混方法所得到的胶膜优异；当环氧树脂的质量分数为7％时，胶膜的耐水性及力学性能最佳。1．2．3有机硅共聚改性有机硅分子中既含有有机基团又含有无机硅原子，其表面能低，常用作有机介质和无机介质偶联剂，具有良好的低表面能、耐高温、耐水性、耐候性以及透气性，已广泛

8、地应用于聚氨酯材料的改性。采用化学合成方法将聚氨酯与有机硅氧烷结合起来，在聚氨酯的分子中引入憎水基团，可以大大降低膜的表面张力和表面能，使得原本发粘的聚氨酯水性乳液涂膜的粘性明显下降，同时还有