高固含量水性聚氨酯的研究現(xiàn)狀

固含量是水性聚氨酯一項(xiàng)重要指標(biāo)，固含量的高低既影響水性聚氨酯在干燥過(guò)程中的成膜速率，也影響水性聚氨酯儲(chǔ)存運(yùn)輸成本，同時(shí)固含量的高低也會(huì)對(duì)以水性聚氨酯為原料的產(chǎn)品加工產(chǎn)生影響。目前限于原料種類、制備工藝方法、成套設(shè)備等條件的限制，國(guó)內(nèi)水性聚氨酯大多數(shù)是以陰離子型羧基為親水基團(tuán)的水性聚氨酯，固含量相對(duì)較低多集中在 20~40%左右，其固含量很難達(dá)到 50%以上，較難滿足市場(chǎng)多樣化的需要。所以，生產(chǎn)高固含量產(chǎn)品（固體質(zhì)量分?jǐn)?shù) 50%以上）具有十分積極和現(xiàn)實(shí)意義，能夠促進(jìn)水性聚氨酯的廣泛應(yīng)用，成為水性聚氨酯乳液的發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)。

親水性擴(kuò)鏈劑是影響水性聚氨酯固含量的一個(gè)重要因素。親水性擴(kuò)鏈劑是在對(duì)聚氨酯預(yù)聚體進(jìn)行擴(kuò)鏈的同時(shí)，將親水性基團(tuán)引入到分子主鏈上。研究指出，擴(kuò)鏈劑種類、合成方法、聚氨酯原料選擇等都是影響水性聚氨酯乳液固含量的關(guān)鍵所在。含羧基的水性聚氨酯固含量低、粘度大、成膜柔軟；而以陰離子磺酸基為親水?dāng)U鏈劑制備的水性聚氨酯具有親水性強(qiáng)、結(jié)晶度高、固含量較高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在反應(yīng)過(guò)程難以控制，工藝設(shè)備要求高，膠膜耐水性差等問(wèn)題。上述兩種親水基團(tuán)的水性聚氨酯各有其優(yōu)缺點(diǎn)，復(fù)合使用可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高水性聚氨酯的性能和擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。因此，研究兼有磺酸和羧酸兩種親水性基團(tuán)水性聚氨酯具有十分現(xiàn)實(shí)意義。

通過(guò)對(duì)水性聚氨酯預(yù)聚體進(jìn)行前、后兩次親水?dāng)U鏈，將含羧酸和磺酸基團(tuán)的親水?dāng)U鏈劑同時(shí)引入到聚氨酯分子主鏈上來(lái)，使水性聚氨酯兼具羧酸、磺酸型水性聚氨酯共同特點(diǎn)，既容易實(shí)現(xiàn)水性聚氨酯高固含量化，有效規(guī)避了磺酸和羧酸型水性聚氨酯各自的缺點(diǎn)，然后通過(guò)樹枝狀大分子對(duì)高固含量水性聚氨酯進(jìn)行改性，將樹枝狀大分子引入到水性聚氨酯分子結(jié)構(gòu)中去，利用樹枝狀大分子結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)改善樹脂性能。研究探討不同親水基團(tuán)對(duì)水性聚氨酯乳液性能的影響，以及樹枝狀大分子改性對(duì)高固含量水性聚氨酯樹脂性能的影響。通過(guò)研究磺酸和羧酸親水基團(tuán)對(duì)水性聚氨酯分子結(jié)構(gòu)及乳液性能的影響，以期制備一種物理機(jī)械性能良好，耐水、耐熱、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的高固含量水性聚氨酯樹脂，這是基于水性合成革加工技術(shù)的需要，采用高固含量的水性聚氨酯樹脂通過(guò)機(jī)械發(fā)泡的原理，制備類似溶劑型聚氨酯合成革濕法發(fā)泡涂層，從而替代溶劑型濕法涂層加工技術(shù)。