无溶剂磺酸/羧酸型水性聚氨酯的制备及性能

采用一步法合成了一系列磺酸/羧酸型水性聚氨酯(WPU),通过调节异氰酸根基团与羟基的物质的量比(R值)、磺酸/羧酸亲水扩链剂的用量复配比例降低预聚体黏度,实现了无溶剂型WPU的制备。本研究以聚醚、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,双羟甲基丙酸(DMPA)、N,N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠(BES-Na)为亲水扩链剂合成一系列WPU,并研究了R值、中和度、亲水扩链剂含量(亲水扩链剂质量占预聚体总质量的百分数)及比例(磺酸型扩链剂物质的量占扩链剂总物质的量的百分数)对水性聚氨酯乳液及成膜性能的影响。结果表明,随着扩链剂总量的增大,乳液固含量降低,胶膜硬度增大,吸水率上升。磺酸/羧酸的复配使用赋予了WPU良好的性能,本研究所制备WPU的5%失重温度均高于300℃,固含量均高于38%,乳液粒径显示良好的多峰分布趋势。其中,当R=1.5,中和度100%,扩链剂总量为3.55%,BES-Na占比6%时,WPU乳液平均粒径为310.6 nm,乳液粒径呈良好的双峰分布,大/小粒子粒径之比为7.8,WPU胶膜拉伸强度3.9 MPa,断裂伸长率为631.1%,WPU胶膜硬度达到5 H,附着力等级为0级,综合性能最佳。