聚酯型可降解水性聚氨酯的合成及表征.pdf

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1、西安工程大学学报JournalofXi’anPolytechnicUniversity第28卷第4期(总128期)2014年8月Vo1．28，No．4(Sum．No．128)文章编号：1674—649X(2014)04—0413—05聚酯型可降解水性聚氨酯的合成及表征刘海艳，徐成书，邢建伟，肖卫国(1．西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安2012025；2．泰兴市锦鸡染料有限公司，江苏泰兴225400)摘要：以聚已二酸乙二醇一1，4一丁二醇酯二醇(PBA)为软段，以二羟基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂，合成水性聚氨酯(WPU)预聚体，通过三元共

2、聚硅油(S)接枝改性制备了系列WPU乳液．采用红外光谱(FT—IR)、水接触角、水降解性、耐水实验等对wPU结构和性能进行表征．结果表明，聚氨酯胶膜的耐水性和水接触角随着s含量的增大而提高；胶膜水降解速率随着DMPA含量的增加而提高．应用到羊绒织物上，使得羊绒织物的抗起毛起球性能得到改善．关键词：水性聚氨酯；降解性；透湿量；三元共聚硅油；抗起毛起球性中图分类号：TS195．2文献标识码：A0引言聚氨酯材料因其良好的机械性能与涂膜性能被广泛应用于各行业[1]，但由于聚氨酯化学性质较为稳定、自然降解性差，存在污染环境的缺点．如今在以“生态生产”为

3、主导的绿色工业背景下，开发和研究易降解的聚氨酯则显得尤为重要．目前，获取可降解聚氨酯口的途径主要有2大类：一类是利用可降解天然高分子多元醇为软段原料，文献[3—4]报道采用淀粉、纤维素、稻草与异氰酸酯反应制备可降解聚氨酯；另一类是利用可降解的合成聚合物多元醇部分或全部替代非降解性石油化工多元醇作为聚氨酯的软段材料，文献[7—8]采用可降解的聚酯多元醇为软段，以二异氰酸酯作为硬段，制备可降解聚氨酯．本文以聚酯二元醇PBA为软段材料、以二羟甲基丙酸为亲水扩链剂和二异氰酸酯反应制备聚氨酯预聚体，并以大分子有机硅(三元共聚硅油)对聚氨酯预聚体进行接枝

4、改性，所制备出的有机硅改性聚酯型水性聚氨酯呈微乳液状态，存储稳定性好．三元共聚硅油可赋予改性水性聚氨酯保留聚酯型聚氨酯原有优良性能的同时，能明显改善水性聚氨酯涂膜的耐水性，所制备的水性聚氨酯具有良好的水降解性能．本文合成的聚氨酯可以应用到羊绒织物上，利用聚氨酯的成膜性，覆盖羊绒的鳞片层，起到较好的抗起毛起球效果．1实验1．1材料聚酯二元醇PBA(Mn=2000，工业级济宁华凯树脂有限公司)，异氟尔酮二异氰酸酯IPDI(工业级德国拜耳公司)，二羟甲基丙酸DMPA(工业级江西南城化工科技有限公司)，1，4一T-醇BDO(分析纯分收稿日期：2014

5、—03—05基金项目：陕西省教育厅科学研究资助项目(2013JK0744)通讯作者：邢建伟(1956一)，男，陕西省西安市人，西安工程大学教授．E-mail：xiwl123@sina．com414西安工程大学学报第28卷子量9O天津市富宇精细化工有限公司)，三乙胺(分析纯成都科隆化工有限公司)，丙iN(分析纯陕西科兴科技设备有限责任公司)，三元共聚硅油(自制)．1．2仪器和设备FA2104A型电子天平(上海精密仪器有限公司)，DHG一9076A型电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)，JGW一360B型动态接触角测试仪(承德市成惠试验

6、机有限公司)，YG501型数字式织物透湿实验仪(南通宏大实验设备仪器有限公司)，EQUINOX一55FT红外光谱仪(德国布鲁克公司)，D／MA-2550PCX射线衍射仪(日本RIGAKU公司)．1．3聚酯型水性聚氨酯的制备方法表1wPU乳液中各物质所占百分比将经脱水的聚酯二元醇和IPDI加入装有搅拌装置、温度计、冷凝乳液组成s言管干燥的500mL四口烧瓶中，升温至70℃反应1h，加入DMPA和WPUOOBDO扩链反应2h，当反应体系中一NCO含量达到设定值，得到wPUWPU11O预聚体．随后以冰浴降温至0～5~C，加人丙酮(预聚体质量的30)

7、调WPU22O解体系黏度，在高速搅拌下滴加S对wPu预聚体进行接枝改性，加料WPU330完毕后继续反应1h，之后升温至室温继续反应45min，加入计量的三乙胺快速搅拌中和30min，加水高速乳化分散50min，制得体系S接枝改性PBA型wPU乳液．合成WPU所投入原料的重量和wPU中的物质的比例如表1所示．2测试与分析2．1胶膜的制备将聚氨酯乳液置于聚四氟乙烯模具中，使其薄厚适中，室温下放置96h，然后在60％烘箱中烘48h，制得胶膜．2．2胶膜性能测试2．2．1耐水性测定(浸泡法)将胶膜裁成15mm×15mm的正方形，胶膜厚度约1ram左右

8、，准确称重(w)后将其浸入蒸馏水中，在室温条件下浸泡24h后取出，用滤纸快速揩去表面水分，立即称重(w。)．由单位质量的胶膜吸收水分的质量即吸水率P()来表示胶膜的