功能性水性聚氨酯乳液的制备文献综述

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1、文献综述功能性水性聚氨酯乳液的制备一、前沿部分水性聚氨酯应用广泛,目前已经在皮革涂饰剂领域中大量应用。另外在涂料、粘合剂、灌浆材料、水性浆料等方面都有广泛应用。现在许多公司都有聚氨酯皮革涂饰产品,常用皮革涂饰剂有酪素涂饰剂、丙烯酸涂饰剂、硝化纤维涂饰剂和聚氨酯涂饰剂,其中水性聚氨酯涂饰剂以水为溶剂,消除了溶剂型聚氨酯生产、储运和使用过程中易燃易爆等危险,满足了安全、健康及环保的要求,具有成膜性能好,遮盖力强,粘结牢固,涂层光亮、平滑、耐水、耐磨、耐热、耐寒、耐曲折、富有弹性,易于清洁保养,涂饰后的成革手感丰满、舒适,能大大提高成革的等级。在合成革生产过程中,占溶剂型聚氨酯树脂总用量60%以上的

2、是溶剂,虽然湿法生产线中85%的溶剂被回收重新利用,但湿法生产线中仍有15%左右、干法生产线中95%的溶剂无法回收,将通过水和空气排放到周边的河流和空气中,势必会严重污染当地的环境,对人体生命健康造成威胁。开发水性聚氨酯合成革浆料成为聚氨酯树脂的主攻方向。水性聚氨酯浆料由于在生产过程中无毒、安全可靠等优点,许多国家如美国、意大利、日本、韩国等合成革主要生产国,已经逐渐淘汰溶剂型聚氨酯树脂浆料,而采用水性聚氨酯树脂浆料。目前,国内的许多厂家和化工院校都在进行水性聚氨酯树脂的研究也开发出许多的水性聚氨酯树脂牌号,但规模都较小,最大规模也只有几吨左右的规模。并且应用范围比较狭窄,性能上还不完善。水性

3、聚氨酯的应用代表着社会和科学技术的发展方向,但由于技术、价格以及国家法令尚无强制要求等方面的原因,目前国内一直还没有得到大量应用。如何采用TDI、MDI等常规异氰酸酯产品,采用简单实用的生产工艺,来制备水性聚氨酯,是推广水性聚氨酯应用的关键。通过广大科技工作者的努力,水性聚氨酯必将迎来越来越广阔的应用空间.二、主体部分2.1水性聚氨酯简介2.1.1水性聚氨酯的特性聚氨酯的特征是在高分子的主链上含有重复的氨基甲酸酯键结构单元—NHCOO—，通常由二元或多元异氰酸酯与聚醚多元醇或聚酯多元醇反应而成。由于聚氨酯的原料品种相当丰富，能制成形态各异的产品，被化学工程师誉为“可裁剪的”聚合物，应用非常广阔

4、[2]。水性聚氨酯是聚氨酯溶解或分散于水中形成的二元胶态体系，经历60多年的发展，水性聚氨酯制备技术已日趋完善，而近年来，随着溶剂价格的不断飙升，加之人们对环保的关注和各国对挥发性有机化合物及有毒物的限制日趋严格，更使以水为介质的高环保、低消耗的水性聚氨酯日益得到重视，成为市场追逐热点，对水性聚氨酯技术的研究和应用的开发也进入一个重要时期，目前正朝着多品种、多功能、低消耗、优品质等方向发展。其应用领域也正在不断扩大，将逐步取代溶剂型聚氨酯占据市场主导地位。2.1.2水性聚氨酯种类由于聚氨酯原料和配方的多样性，水性聚氨酯品种繁多，根据不同的分类方法，可划分为不同的种类。(1)按外观形态：根据水性

5、聚氨酯外观和粒径可将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液(粒径<0.001μm，外观透明)、聚氨酯水分散体(粒径0.001-0.1μm，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1μm，外观白浊)。但习惯上把后两类通称为聚氨酯乳液或聚氨酯水分散体。(2)按亲水性基团的性质：根据聚氨酯分子侧链或主链上是否有离子基团，水性聚氨酯可分为阴离子型、阳离子型、非离子型及混合型。阴离子型水性聚氨酯可细分为磺酸型、羧酸型，以侧链含离子基团的居多；阳离子型水性聚氨酯一般是指主链或侧链上含铵离子(一般为季铵离子)或锍离子的水性聚氨酯，绝大多数情况是季铵离子；非离子型水性聚氨酯即分子中不含离子基团的水性聚氨酯，亲水性链段一

6、般是中低相对分子质量聚氧化乙烯(PEG)，亲水性基团一般是羟甲基。(3)按原料分类：按主要低聚物多元醇类型可分为聚醚型、聚酯型及聚烯烃型等。按异氰酸酯原料类型，可分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。按具体原料还可细分为TDI型、HDI型、IPDI型等。(4)按使用形式分为单组分和双组分。单组分水性聚氨酯指可直接使用，或无需交联剂即可得到所需使用性能的水性聚氨酯。主要品种包括热固性聚氨酯、含封闭异氰酸酯的水性聚氨酯、光固化水性聚氨酯、第三代水性聚氨酯等几个品种。双组分水性聚氨酯分为类：a)利用水性聚合物多元醇与多异氰酸酯固化剂发生交联固化反应的水性聚氨酯体系；b)向水性聚氨

7、酯中添加外交联剂如碳化二亚胺、氮丙啶和氨基树脂等发生交联固化反应的水性聚氨酯体系。(5)按聚氨酯的水性化方法：a)内乳化法(又称自乳化法)和外乳化法；b)预聚体法、丙酮法、熔融分散法；c)二元胺直接扩链与酮亚胺-酮连氮法.2.2水性聚氨酯的性能水性聚氨酯的性能取决于其物理化学结构。水性聚氨酯由软段和硬段嵌段而组成，其主链一般由低聚物多元醇(如聚醚和聚酯)和二异氰酸酯以及小分子扩链剂等聚合而成。低聚