水性聚氨酯膠膜耐酸堿性能測試

隨著水性聚氨酯產品應用越來越廣泛，對其各項性能也提出了更高要求，水性聚氨酯材料的耐酸堿腐蝕性能是衡量水性聚氨酯材料性能的一項重要指標，延長水性聚氨酯材料及其制品的壽命，對水性聚氨酯行業(yè)乃至整個社會的發(fā)展都具有重要的意義。

水性聚氨酯的耐酸堿腐蝕機理是：高分子材料在酸堿介質中的腐蝕過程是物理與化學綜合作用的結果，首先介質分子滲透、擴散進入材料內部，與大分子鏈段相互作用，破壞大分子鏈的次價鍵，使材料溶脹以致軟化，同時材料中的配合劑溶解、溶出，在酸堿活性介質的作用下，介質分子與大分子中的活潑基團發(fā)生水解、氧化等化學反應，大分子主價鍵發(fā)生破壞、裂解，使得高分子材料或制品顏色變深、表面發(fā)粘、模糊、軟化甚至斷裂、溶解，體積及質量增減，力學性能下降以至喪失使用性能。

水性聚氨酯材料的耐酸堿腐蝕性能取決于其軟段和硬段的結構與性質。異氰酸酯結構作為硬段的組成部分，對水性聚氨酯膠膜的耐酸堿腐蝕性能也有影響。

圖1為水性聚氨酯膠膜在氫氧化鈉質量分數(shù)為5%的水溶液中的吸水率及浸泡現(xiàn)象。圖2為水性聚氨酯膠膜在鹽酸質量分數(shù)為5%的水溶液中的吸水率及浸泡現(xiàn)象。結合圖1和圖2可以看出，聚氨酯膠膜在酸性介質中的吸水率比在水中和堿性介質中的吸水率高。聚氨酯膠膜的耐水和耐堿性均較好，浸泡72小時的膠膜外觀沒有發(fā)生明顯的變化；而聚氨酯膠膜的耐酸性較差，浸泡72小時的膠膜外觀發(fā)生了較明顯的變化，從透明到乳白。這可能是因為，實驗采用的是聚醚N210和N220作為軟段，聚醚鏈段極性小，醚鍵水解穩(wěn)定性好，醚鍵濃度較大的軟段結構耐堿性能也非常突出,但在酸性介質中,醚鍵的α碳原子上的氫容易被氧化而使聚醚鏈段斷裂降解，此外,在酸性條件下,羧酸鹽回復羧酸狀態(tài),親水基團增加,吸水率提高。

所以不同結構二異氰酸酯制備的水性聚氨酯膠膜耐水及耐堿性能較好,而耐酸性能較差。其中,芳香族的異氰酸酯(MDI和TDI)耐腐蝕(耐水、耐堿和耐酸)性能較好,這可能是由于芳香族異氰酸酯含有苯環(huán),鏈段剛性比較大,有利于阻止介質的入侵,尤其是對稱的芳香族異氰酸酯(MDI),使聚氨酯硬段富含剛性結構,結晶能力強,耐腐蝕性性能更為優(yōu)異。研究表明,分子間作用力強,分子空間排列緊密,呈定向以致結晶作用,都會提高對酸堿腐蝕的穩(wěn)定性。