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影响阳离子水性聚氨酯性能的因素

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2020/9/13 浏览次数：

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1. 预聚物中 R值对性能的影响

将 n ( ) NCO ) Bn ( ) OH ) 的值定义为 R, R 值越大, 聚氨酯中硬段的含量越大。当 R值接近 1时, 乳化前体系中残留的异氰酸酯基较少, 乳化时水参与扩链生成的脲键少。由于异氰酸酯基残余量少, 预聚体的相对分子质量大, 乳化时相对黏度较大, 相转变困难, 造成乳化困难, 最终乳液的黏度也相对大一些。并且由于脲键含量少, 乳化过程反应温和, 乳液粒径较小, 乳液较透明。当 R值较大时, 乳化时水参与扩链生成的脲键多。由于残余异氰酸酯基量多, 乳化时水与异氰酸酯基反应剧烈, 所得的乳液粒径大, 乳液外观呈白色, 稳定性较差。另外, R 值较大时, 涂膜的拉伸强度和硬度逐渐增大, 而断裂伸长率却在降低。

2. 亲水扩链剂用量对性能的影响

亲水扩链剂是在对端异氰酸酯基聚氨酯预聚体进行扩链的同时引入亲水基团的物质。聚氨酯链结构是影响水性聚氨酯分散体最重要的因素, 而在离子聚氨酯分散体中, 亲水扩链剂对分散体的平均粒径有重要影响。研究了阳离子水性聚氨酯乳液的粒径、乳液黏度及涂膜拉伸强度等性能与 M DEA含量之间的关系。结果表明, 在 M DEA含量低时粒径降低较快, M DEA含量高时降低较慢, 并逐渐趋于一个平衡值; 在 M DEA含量低时乳液黏度增加较慢, M DEA 含量高时增加较快。涂膜的拉伸强度随 M DEA含量增加而增加,而断裂伸长率随其增加而下降。

3. 中和剂和中和度的影响

中和剂是聚氨酯离子化的试剂, 对乳化过程和乳液的稳定性有重要影响。分别采用乙醇酸、乙酸酐和冰乙酸为中和剂, 考查中和剂对乳液性能的影响, 得出其结果是: 中和剂对乳液的黏度影响很小, 但对乳液的分散状态和粒径有影响。由乙醇酸和冰乙酸中和的乳液的粒径较小, 黏度较低, 乳液外观呈透明溶液状, 具有很好的乳液稳定性。由乙酸酐中和的乳液呈白色, 说明其粒径较大且乳液稳定性较差,在室温下放置 1个月有沉淀析出。理想的中和度是 100% , 使叔胺全部季铵化, 形成离子中心, 由此获得的乳液透明性较好, 粒径较小, 稳定性较好。但有时由于体系黏度较大及中和剂自身的挥发, 100% 的中和度并不能确保体系中叔胺完全被季铵化, 有时也选择略大于 100% 的中和度, 但也不宜选择过高的中和度, 过高的中和度会使体系黏度增大, 同时引入不必要的气味, 还会影响后期聚氨酯的使用性能。

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