苯酐聚酯多元醇合成水性聚氨酯的研究.doc

苯酐聚酯多元醇合成水性聚氨酯的研究张文荣1，刘都宝1，李莉1，许戈文1,2（1.安徽大学化学化工学院，安徽省绿色高分子材料重点实验室，安徽合肥230039；2.安徽安大华泰新材料有限公司，安徽合肥230088）摘要：以苯酐聚酯二元醇（APP）为主要原料合成了水性聚氨酯（WPU）树脂，探讨了n（-NCO）/n（-OH）比值及扩链剂等对WPU成膜性能的影响。研究结果表明，适度交联可提高WPU胶膜的拉伸强度和耐水性；当w（二羟甲基丙酸）=3.3%、n（-NCO）/n（-OH）＝4.0和w（乙二胺）=1.0%时，WPU胶膜的综合性能最好；与其他多元醇[如聚四氢呋喃多元醇（PTMEG）、聚醚多元醇（N-220）和聚酯多元醇（PS）等]合成的WPU树脂相比，用APP合成的WPU树脂，其成膜光泽和断裂伸长率较好、综合性能最优。关键词：苯酐聚酯二元醇；水性聚氨酯；耐水性；综合性能中图分类号：TQ433.432文献标识码：A文章编号：1004－2849（2008）10－0014-04收稿日期：2008-05-01；修回日期：2008-05-21。作者简介：张文荣（1982-），安徽巢湖人，研究生，研究方向为水基高分子材料。E-mail：通讯作者：许戈文。E-mail：0前言随着各国环保法规的健全和环保意识的增强，传统溶剂型聚氨酯（PU）中挥发性有机化合物（VOC）的排放量日益受到严格限制。水性聚氨酯（WPU）以水为分散介质，具有不燃、无毒、安全、不污染环境和节省能源等优点，已成为近10年来全球研究的热点之一[1-2]。苯酐聚酯多元醇属于芳烃聚酯多元醇，与聚醚多元醇相比，由于其分子结构中引入了苯环结构，增加了PU链中苯环的含量，从而赋予了PU泡沫制品许多优良的性能（如韧性、阻燃性、粘接性和耐化学性等）；另外，苯酐聚酯多元醇的高乳化性能，使PU泡沫制品的泡孔更加细腻，从而降低了泡沫制品的导热系数，并使泡沫制品的吸水率降至较低水平，提高了泡沫制品的耐温性能。因此，APP及其相应的苯酐聚酯多元醇型PU新材料的开发，日益受到人们的重视[3-4]。1实验部分1.1实验原料甲苯二异氰酸酯（TDI），工业级，进口分装；苯酐聚酯二元醇（APP），羟值为60，自制；聚酯多元醇（PS）、聚四氢呋喃多元醇（PTMEG），工业级，进口分装；聚醚多元醇（N-220），工业级（Mn=2000），南京金陵石化总公司；二羟甲基丙酸（DMPA），工业级，广州市汇采涂料化学品有限公司；一缩二乙二醇（DEG），分析纯，上海化工三厂；三羟甲基丙烷（TMP），分析纯，南京华宏化工厂；丙酮（Ac），分析纯，上海东懿化学试剂公司；三乙胺（TEA），分析纯，中国医药集团上海化学试剂公司；乙二胺（EDA），分析纯，广东汕头市西陇化工厂；二月桂酸二丁基锡（T-12）、辛酸亚锡（T-9），分析纯，北京化工三厂；邻苯二甲酸二丁酯（DBP），分析纯，江西省永泰化工有限公司。1.2WPU树脂的合成1.2.1原料预处理APP、N-220，于120℃真空干燥箱中脱水4h后使用；DMPA、TMP、TEA、Ac，用4A分子筛浸泡14d后使用；T-12、T-9，分别用DBP配成质量分数为3%的溶液使用。1.2.2WPU的制备在干燥N2保护下，将真空脱水后的APP、TDI和N-220按计量加入到装有温度计、搅拌器和回流冷凝器的三口烧瓶中，混合均匀后升温至85℃左右反应2h；再加入适量的DMPA和几滴催化剂，于85℃左右反应1h；最后加入扩链剂DEG（或交联剂2008年10月第17卷第10期Vol．17No．10，Oct．2008中国胶粘剂CHINAADHESIVES14--TMP）和少量Ac，于60℃反应至-NCO含量不再变化时，降温至30℃左右出料；将预聚体用TEA中和后加水，并用EDA扩链0.5h左右进行高速乳化，得到白色乳液，减压蒸馏脱去溶剂即可。1.3实验仪器KDC-16H高速离心机，广州倍玛特科学仪器有限公司；橡塑邵尔A硬度计，江都市天惠试验机械有限公司；Nexus-870型FT-IR全反射红外光谱仪，美国Nicolet仪器公司；XLW型智能电子拉力实验机，济南兰光；NDJ-1型旋转式粘度计，上海恒平科学仪器有限公司。1.4性能测定1.4.1乳液稳定性测定使用高速离心机进行测定。转速为3000r/min，时间为20min。1.4.2硬度测定使用硬度计进行测定。胶膜厚度应大于6mm，并在按下1s时立即读数。1.4.3耐水性测定将干燥的胶膜试样称重（M0）后分别置于水中，浸泡24h后取出，用滤纸吸净胶膜表面的液体并称重（M1），则吸水率=（M1-M0）/M0。1.4.4固含量测定采用质量法进行测定。1.4.5衰减全反射红外光谱（ATR）分析采用全反射红外光谱仪进行测定。1.4.6力学性能测定将胶膜裁剪成40mm