磺酸鹽型自消光水性聚氨酯的研究進(jìn)展

磺酸鹽型水性聚氨酯與羧酸型水性聚氨酯相比具有乳液穩(wěn)定性高、無需中和劑、氣味小、結(jié)晶度高、結(jié)晶速度快、初粘強(qiáng)度高的特點(diǎn)。在制備自消光WPU時(shí)磺酸擴(kuò)鏈劑與羧酸擴(kuò)鏈劑共用,兩者總用量較小,使乳液粒徑達(dá)到微米級(jí)的同時(shí)具有良好的穩(wěn)定性。乙二胺基乙磺酸鈉是常用的磺酸鹽擴(kuò)鏈劑,含有的伯氨基和仲氨基能夠與異氰酸酯反應(yīng),乳化時(shí)加入能起到擴(kuò)鏈作用。

用聚四氫呋喃二醇(PTMG1000、IPDI、二羥甲基丙酸(DMPA)制備預(yù)聚體,以乙二胺基乙磺酸鈉(A95)、水合肼為后擴(kuò)鏈劑制備WPU消光樹脂,探討原料用量對(duì)水性聚氨酯膜光澤的影響,結(jié)果表明:當(dāng)R值、DMPA、水合肼和A95用量分別為1.7~2.1、2.2%~2.8%、45%和0.84%時(shí),水性聚氨酯膜表面有較為規(guī)整的微球結(jié)構(gòu),可以獲得穩(wěn)定性優(yōu)異的乳液和平光效果良好的WPU膜。

以PTMG1000、IPDI、DMPA為反應(yīng)單體,A95、水合肼為后擴(kuò)鏈劑,制備水性聚氨酯消光樹脂分散體。利用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)表征其結(jié)構(gòu),用掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)分析膜的表面結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:WPU膜表面微觀結(jié)構(gòu)符合消光機(jī)理,當(dāng)w(鉍酸催化劑)=0.016%、w(水合肼)=45%、w(DMPA)=2.6%、w(A95)=0.084%時(shí),制備的聚氨酯膜的消光性能最優(yōu)。

使用二乙醇胺為羧酸中和劑、2-【(2氨基乙基)氨基]乙磺酸鈉和水合肼為后擴(kuò)鏈劑制備自消光WPU,相對(duì)于傳統(tǒng)消光樹脂,因?yàn)闆]有添加消光物質(zhì),在取得消光效果的前提下,最大程度地保持了聚氨酯優(yōu)良的物理性能。

用三羥甲基丙烷(TMP)和乙二胺基乙磺酸鈉(AAS)合成一系列自消光水性聚氨酯,研究?jī)烧哂昧繉?duì)性能的影響發(fā)現(xiàn),隨TMP用量增加,乳液粒徑增大,而光澤和透光率逐漸減小。掃描電子顯微鏡顯示:當(dāng)TMP用量超過1%時(shí),膜表面有球形凸起出現(xiàn);隨AAS用量增加,乳液粒徑減小,而光澤度和透光率逐漸增大,AAS能夠明顯提高水性聚氨酯的穩(wěn)定性。綜合各性能考慮,當(dāng)AAS用量為0.5%,TMP用量為1.0%~1.5%時(shí),能夠得到穩(wěn)定性好,光澤度低的自消光WPU乳液。

使用實(shí)驗(yàn)室自制的AAS鹽,采用自乳化法制備一系列自消光WPU,研究該WPU表面光澤度、接觸角、粗糙度和形貌發(fā)現(xiàn),當(dāng)乳液粒徑為2.5~3.0μm,膜表面粗糙系數(shù)Ra和Rq均大于1時(shí),能夠達(dá)到最佳消光效果。該自消光WPU具有優(yōu)異的物理和機(jī)械性能,可以用作木材啞光清漆。

以磺酸鹽和羧酸鹽作為共親水基團(tuán),采用無溶劑法制備了自消光WPU。研究表明,該自消光WPU乳液的粒徑為0.8~3.0μm，在干燥過程中形成同樣大小的球形凸起,達(dá)到消光效果:提高軟段的分子質(zhì)量能夠提高自消光WPU的熱穩(wěn)定性;磺酸鹽擴(kuò)鏈劑用量大的樣品消光效果更好,同時(shí)具有較髙的分子質(zhì)量、較低的吸水率和良好的熱穩(wěn)定性。