不同交聯(lián)劑種類水性聚氨酯膠膜吸水率分析

下圖是TMP、季戊四醇、蓖麻油和聚醚N330交聯(lián)改性的水性聚氨酯膠膜吸水率及48小時浸泡現(xiàn)象。從下圖可以看出,TMP、蓖麻油和聚醚N330交聯(lián)改性的水性聚氨酯膠膜吸水率較未交聯(lián)前有所下降,耐水性能提高。這可能是因為未交聯(lián)的線型水性聚氨酯乳液成膜后,大分子鏈的運動能力較強,大分子間的結(jié)構(gòu)較為疏松,水分子容易進入膠膜內(nèi)部,并且在大分子鏈間滲透、擴散,因而使水性聚氨酯膠膜具有較高的吸水率;而交聯(lián)劑的加入使得水性聚氨酯分子鏈形成了交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),預(yù)聚物由線形分子結(jié)構(gòu)變?yōu)轶w形交聯(lián)結(jié)構(gòu),大分子鏈彼此間的聯(lián)系更加緊密,分子鏈之間不容易滑動,凍結(jié)了親水基團,水分子不易滲透進膠膜內(nèi)部,同樣,內(nèi)部的小分子也不易由內(nèi)向外滲透到水相中;并且交聯(lián)型水性聚氨酯分散體在成膜過程中,粒子堆積密度增加,分子鏈堆積的緊密程度增加,形成的親水微區(qū)較小,被交聯(lián)區(qū)域封閉,減少了水分子擴散通道,從而使水性聚氨酯膠膜吸水率降低。

而季戊四醇交聯(lián)改性的水性聚氨酯膠膜吸水率較未交聯(lián)前有所上升,耐水性能降低。這可能是因為季戊四醇是四羥基化合物,水性聚氨酯結(jié)構(gòu)交聯(lián)密度過大,破壞了硬段結(jié)晶,分子鏈規(guī)整性大大降低,分子鏈堆積的緊密程度較低,水分子反而比較容易滲透進去,使得水性聚氨酯膠膜吸水率增加。實驗表明交聯(lián)程度過大,影響分子之間的相互作用,不利于水性聚氨酯耐水性能的提高。

實驗表明,TMP交聯(lián)改性的水性聚氨酯膠膜的耐水性能好,聚醚N330和蓖麻油交聯(lián)改性的水性聚氨酯膠膜的耐水性能也較好,而季戊四醇交聯(lián)改性的水性聚氨酯膠膜耐水性能差。這可能是因為不同種類的交聯(lián)劑形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同,聚醚N330和蓖麻油形成的交聯(lián)結(jié)構(gòu)處于水性聚氨酯大分子鏈的軟段中,而TMP形成的交聯(lián)結(jié)構(gòu)處于水性聚氨酯的硬段中,能更好地保護二羥甲基丙酸的親水性鏈節(jié),能更好地防止水分子的侵入,水分子更難以滲透到膠膜內(nèi)部,所以TMP交聯(lián)改性的水性聚氨酯膠膜耐水性更好。其中,蓖麻油交聯(lián)改性的水性聚氨酯膠膜的耐水性能較聚醚N330的略高,蓖麻油本身結(jié)構(gòu)中的非極性長鏈脂肪酸鏈賦予了聚氨酯膠膜良好的疏水性,同時賦予膠膜良好的柔軟性和耐曲折性。聚醚N330和蓖麻油作交聯(lián)劑時,膠膜手感較好。