MDI型水性聚氨酯乳液合成及性能研究

    0.引言　　　　水性聚氨酯以水代替有机溶剂作为分散介质，具有明显的环保价值[1]。国内外水性聚氨酯的制备大多采用IPDI、TDI及HMDI等异氰酸酯[2-4]，很少使用MDI[5]，但脂环族异氰酸酯的价格较高，提高了水性聚氨酯的成本，因此研究利用廉价易得的MDI来制备高性能的水性聚氨酯对降低水性聚氨酯的成本具有重要的意义。现阶段制约水性聚氨酯发展的一个重要因素就是水性聚氨酯胶膜耐水性较差，普通水性聚氨酯胶膜的吸水率约为20%～60%[6]，改性后的胶膜吸水率可降低到10%～20%[7]，仍然无法与溶剂型聚氨酯相媲美(吸水率为4%～7%[8])。本文讨论了一种利用芳香族异氰酸酯MDI制备新型水性聚氨酯乳液的方法，制得的乳液常温下即可成膜，且克服了内乳化法制得的聚氨酯乳液成膜物吸湿率大这一固有缺陷，胶膜的吸水率降至4%～12%，并对影响胶膜吸水率及力学性能的各种因素进行了研究。　　　　1.实验　　　　1.1原料　　　　聚酯二元醇(Mn=1000)：工业级；二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)：工业级，烟台万华聚氨酯股份有限公司；二羟甲基丙酸(DMPA)：工业级；三乙胺(TEA)：分析纯，天津市博迪化工有限公司；乙二胺：分析纯，天津市科密欧化学试剂开发中心；丙酮、N，N′-二甲基甲酰胺(DMF)：分析纯，济南试剂总厂；二月桂酸二丁基锡(DBTDL)：化学纯，上海试剂一厂；去离子水：实验室自制。　　　　1.2水性聚氨酯乳液的制备　　　　在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计、氮气进出口的500mL四口烧瓶中，加入110℃真空脱水的聚酯二元醇，在60℃时加入计量的MDI丙酮溶液反应10～20min，然后加入DMPA的DMF溶液，搅拌5～10min后向其中加入剩余MDI，滴加催化剂，继续保温反应50～90min，待反应至—NCO含量达理论值时(正丁胺滴定法测定)，这里深度介绍一下需要天津官方造价信息期刊立即登录祖国建材通(www.zgjct.com),获取天津市建筑装饰、园林绿化、市政安装等工程专业造价信息,支持PDF扫描件及Excel表格查询下载，加入TEA成盐。待体系中异氰酸酯含量少于0.2%时反应结束，取出降温至30℃以下，然后将一定量的水快速加入体系中并高速搅拌1h。若要再度进行扩链，则在加水前加入乙二胺。最后，减压蒸馏脱去低沸点溶剂(丙酮)即得水性聚氨酯成品。反应过程中黏度过大时使用丙酮降黏。　　　　1.3分析测试　　　　(1)乳液外观：用目测法观察乳液有无机械杂质，有无凝聚物。　　　　(2)透射电镜观察测试：将稀释至一定浓度的乳液，用磷钨酸(PTA)染色后浸涂在铜网上，室温干燥后用JEM-100CXⅡ型透射电子显微镜(TEM)观测并拍照。　　　　(3)红外光谱分析：将制得的水性聚氨酯涂膜干燥后(膜在真空烘箱50℃下干燥至恒质量)，采用溴化钾压片法制样，在BrukerVector22spectrophotometer型红外光谱仪上进行测试。　　　　(4)根据QB/T2415—1998，将成膜后的试样裁成哑铃形后在拉力机上以(500±50)mm/min的拉伸速度进行拉伸实验。记录断裂伸长率和断裂时的负荷值。试样拉伸强度(MPa)=试样拉断时的负荷值(N)/试样平均横截面积(mm2)　　　　(5)胶膜吸水率的测定：将制备好的WPU薄膜的3cm×3cm试样，于室温下在水中浸泡24h后取出，用吸水纸吸去薄膜表面的水，称湿膜质量，由式(1)计算薄膜的吸水率。　　　　吸水率=(m2？？m1)/m1式(1)　　　　式中：m1—浸泡前干膜的质量；m2—浸泡后湿膜的质量。

 

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