水性聚氨酯分散体的分散性、粒径及粒径分布

        通过自由基聚合获得的乳液聚合物形成对比，自由基聚合聚合物的稳定性来自于带电聚合引发剂、吸附表面活性剂或共聚合表面活性剂的存在;自乳化聚氨酯分散体的胶体稳定性完全来自于离子羧酸基团的存在，因此它们在酸性的pK_a以下是不稳定的。众所周知，所有含离子聚合物都不是用水可以分散的，形成稳定的分散体需要最低的离子含量。

        本实验制备了一系列不同含量的含磷聚氨酯分散体，考察了离子含量对分散体性能的影响。发现自乳化聚氨酯中，随着亲水性的增加，粒径减小，如图1所示。在较低的离子含量时，颗粒尺寸急剧减小，而在较高的离子浓度时，颗粒尺寸呈现渐近特性。似乎需要一定数量的离子群才能形成更小的粒子，除此之外没有明显的变化。

        聚氨酯分散体通常被认为具有更广泛的粒子尺寸分布比那些由自由基聚合制备的分散体。统计性质的缩合聚合和随后的链延伸过程已被认为是广泛的尺寸分布的原因。图中为控制聚酯大分子二醇制得的水性聚氨酯的粒径和粒径分布如图2(a)-(c)。

     1.  1,2,4-膦酰基丁烷三羧酸（PBTCA）对粒径和粒度分布的影响

        以含磷的大二醇为软段制备聚氨酯时，获得了较小的粒径和较窄的粒径分布。所得的含磷大乙二醇的粒径分布小于大多数聚氨酯分散体的文献值。研究表明，当金属氢化物作为中和剂时，最小粒径分布为1.3 - 1.4。

结果表明，碱金属阳离子在水溶液中比铵盐更易水化。本研究得到的含磷聚脲的粒径分布在1.05 ~ 1.1之间。

     2.  离子浓度对粒子数的影响

        如所有含离子的聚合物都不是水分散性的，并且必须满足最小离子含量并选择有利的抗衡离子以实现水分散性和稳定性。而在固态聚合物中相关的离子基团充当物理交联剂并改善机械性能，它们在分散中的作用是不同的; 它们需要在水存在下稳定分散相。分散性取决于中和阳离子的水合作用和链的亲水性。在有利条件下，分散体中增加量的离子基团导致更小的颗粒，因此产生更多的颗粒。离子浓度和胶乳颗粒的数量之间的关系形成时，Ñ p，由平均粒径计算，d Ť（获自ř ü），从光散射测量获得，并且使用该关系：

其中：m _p是聚合物的质量，r _u是颗粒的半径，d _p是聚合物的密度。