水性聚氨酯与水性含氟聚氨酯

《水性聚氨酯与水性含氟聚氨酯》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、1.1聚氨酯的概述聚氨基甲酸酯（Polyurethane）简称聚氨酯（PU），是分子链中含有氨酯基（-NHCOO-）和或异氰酸酯基（-NCO-）类的高分子材料。聚氨酯是嵌段共聚物，由软段和硬段组成，聚氨酯的性能是有软段和硬段所决定的，所以它具有耐低温、耐磨、耐脆化、拉伸强度高、韧性、弹性好等优点。聚氨酯的应用十分广泛。其中在纺织品上的应用极为突出而且近年来发展很快，一般可用作整理剂、染色助剂、印花粘合剂及仿皮革织物涂层剂，也有用作纤维处理剂，包括油剂和上桨剂等。1.2水性聚氨酯的分类、概况、制备方法和原理水性聚氨酯是指聚氨酯溶解于水或分散于水中而形成的一种聚氨酯。水性聚

2、氨酯是由化学性质明显不同的软段和硬段组成，软段由低聚物多元醇（通常是聚醚二醇和聚酯二醇）组成，硬段由多异氰酸酯或其与小分子扩链剂组成，分散介质为水替代了传统的有机溶剂，水具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点。1.2.1水性聚氨酯的分类1)按外观和粒径分水性聚氨酯按外观分类可以分成聚氨酯水溶液，分散液，乳液。表1-1水性聚氨酯的分类类型外观状态粒径分子量水溶液透明溶解~胶体<0.001μm1000-10000分散液半透明分散0.01-0.1μm几千~20万乳液白浊分散>0.1μm>50002)按亲水基团的性质分类根据水性聚氨酯分子链的亲基团所带电荷的不同

3、，可以从结构上把它为阴离子型、阳离子型、非离子型和混合型。阴离子型水性聚氨酯一般是在分子主链上引入羧基或磺酸基等可离解为阴离子亲水基团的水性聚氨酯。大多数水性聚氨酯以含羧基扩链剂或含磺酸盐扩链剂引入羧基离子及磺酸离子。阳离子型水性聚氨酯一般是指主链或侧链上含有钱离子或琉离子的水性聚氨酯。绝大多数情况是季铵盐阳离子。一般是采用含叔胺基团扩链剂为主，叔胺以及仲胺经酸或烷基化试剂作用，形成亲水的阳离子。非离子型水性聚氨酯，即分子中不含离子基团的水性聚氨酯。非离子型水性聚氨酯地制备方法有：①普通聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液在乳化剂存在下高速剪切强制乳化。②制成分子中含有非离子型

4、亲水性链段或亲水性基团。亲水链段一般是聚氧化乙烯，亲水基团一般是轻甲基。混合型聚氨酯分子结构中同时具有离子型及非离子型亲水基团或链段。1)按原料分类按主要低聚物多元醇类型可分为聚醚型、聚酯型、聚烯烃型。分别指采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇作为低聚物多元醇制得的水性聚氨酯。当然还有聚醚一聚酯、聚醚一聚丁二烯等混合多元醇型。以聚氨酯的异氰酸酯原料来分，可分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。具体细分还可分为TDI型、IPDI型、HDI型等。2)按聚氨酯树脂的整体结构划分按分子结构可分为线性分子聚氨酯乳液（热塑性）和交联型聚氨酯乳液（热固性）。交

5、联型又可细分为内交联和外交联。内交联型聚氨酯乳液是在合成时形成一定程度的支化交联分子结构，它是稳定的单组分体系。外交联是在乳液中添加能与聚氨酯分子链中基团起反应的交联剂，是双组分体系。1.2.2水性聚氨酯的发展概况早在1943年，原西德的P.Schlack（聚己内酰胺安发明者）就在乳化剂和保护胶体的存在下，将二异氰酸酯在剧烈搅拌下乳化于水并添加二胺，成功地研制出了水性聚氨酯。这时的聚氨酯材料还没有都到重视。在20世纪50年代有少量水性聚氨酯的研究，如1953年DuPont公司的研究人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水，用二元胺扩链，合成了聚氨酯乳液。60年

6、代末，随着各发达国家环保法规的确立和日益强化，水性高分子材料的开发受到重视，水性聚氨酯在此期间也获得了很大的发展。1967年水性聚氨酯首次出现于美国市场，7080年代，美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品己从试制阶段发展为生产和应用，有多种牌号的水性聚氨酯产品供应。最早的聚氨酯乳液采用外加乳化剂、强制乳化而成，产品主要用于皮革涂饰剂、强制乳化剂和织物处理。但因存在乳化剂用量大、反应时间长以及乳液颗粒较粗而导致的贮存稳定性差、胶层物理机械性能，而且应用面过于狭窄。60年代初期研制出了自乳化法，该法制得的乳液颗粒较细且分布均匀，具有较好的贮存稳定性，阳离子水性聚氨酯乳液胶层的

7、物理机械性能也较好，应用面也十分广泛。在这之后阴离子水性聚氨酯乳液也相继被研发出来。在七十年代后各国的水性聚氨酯产品都开始大量生产和应用。我国水性聚氨酯的研制工作始于20世纪70年代，首先是由沈阳皮革所于1976年开始研制，此后1979年大连油漆厂徐兰萍制备出聚氨酯乳液胶粘齐、天津皮革所的PU-1型乳液及PU型乳液皮革涂饰材料的生产，进入80年代以后，PU乳液的研制更加活跃，许多单位相继开展了研制工作，己有大量产品被开发，主要用途是皮革涂饰剂，其它用途如涂料、胶粘剂、织物涂层及整理剂等也有少量开发。己有不少领域应用水性聚氨酯产品，其中部分