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磺酸型水性聚氨酯的制备和改性研究
磺酸型水性聚氨酯是一种重要的水性聚氨酯，由于其良好的耐水性、耐酸碱性、高强度、高伸展率等优良性能被广泛应用于涂料、粘合剂、封闭剂和弹性体等领域。本文将重点介绍磺酸型水性聚氨酯的制备和改性研究进展。
一、制备方法
磺酸型水性聚氨酯的制备方法一般分为溶液聚合法、乳液聚合法和混合聚合法三种。
1.溶液聚合法
溶液聚合法是将二异氰酸酯、多元醇和磺酸化剂溶于适量有机溶剂中，通过缩聚反应形成聚氨酯溶液。随后加入适量的表面活性剂、分散剂、稳定剂等剂量控制剂，使用加水法制得水分散体系的磺酸型水性聚氨酯。
溶液聚合法制备的磺酸型水性聚氨酯具有分子量相对较高、溶解度大、反应条件较为灵活等优点，但需要有机溶剂的溶解，存在保障环境问题。
2.乳液聚合法
乳液聚合法是将二异氰酸酯、多元醇和磺酸化剂先以水为介质分散，加热缩聚成为乳液，随后使用加水法制备出水分散的磺酸型水性聚氨酯。
乳液聚合法制备的磺酸型水性聚氨酯具有分子量相对较低、反应条件温和、环保性好等优势。
3.混合聚合法
混合聚合法是将溶液聚合法和乳液聚合法相结合，先采用溶液聚合制备出聚氨酯溶液，再通过高剪切力乳化形成磺酸型水性聚氨酯分散体系。
混合聚合法制备的磺酸型水性聚氨酯获得了溶液聚合和乳液聚合的优点，具有分子量较高、反应条件较为柔和等特点。
二、改性研究
1.合成改性
①引入新的磺酸化剂
目前，常用的磺酸化剂主要有二甲基磺酰氯、苯磺酸等，但是这些化合物具有毒性、刺激性等问题，需要注意。因此，研究人员开始探索新的磺酸化剂，如磺酸化乙二醇、磺酸化丙二醇等，这些化合物具有低毒性、无刺激性，对人体环境无害。
②改变聚醚型多元醇
经过研究发现，聚醚型多元醇的取代基也会对磺酸型水性聚氨酯的性能产生影响。研究人员合成了一系列不同代表的聚醚型多元醇，观察了不同种类代表的聚醚型多元醇对磺酸型水性聚氨酯性能的影响。结果显示，改变聚醚型多元醇取代基，可以显著的改变磺酸型水性聚氨酯的耐水性、硬度等性能。
2.增容改性
在磺酸型水性聚氨酯中添加适量的纳米粒子等增容剂可以提高其性能。研究表明，添加纳米二氧化硅可以明显提升磺酸型水性聚氨酯的耐磨性和拉伸性能；添加纳米氧化铝可以显著提高磺酸型水性聚氨酯的耐氧化性。
总之，磺酸型水性聚氨酯的制备方法和改性研究对其性能的提升具有重要的意义，为其广泛应用于涂料、粘合剂、封闭剂和弹性体等领域提供了良好的条件。