环球聚氨酯网 www.puworld.com 72 PU Technology PU技术 聚氨酯 树脂 摘要:综述了近几年来在水性聚氨酯乳液的制备 及改性研究过程中乳液黏度的影响因素,为制备理想 黏度的产品提供一定的理论依据. 关键词:水性聚氨酯;黏度;影响因素. 引言 水性聚氨酯以水为分散介质,与溶剂型聚氨酯相 比,具有难燃、气味小、无毒、不污染环境、节约能 源等优点,可用作胶黏剂、涂料、皮革涂饰剂、纺 织助剂、造纸工业助剂、医药和电子材料等[1-4] .近 年来,水性聚氨酯分散体技术发展迅速,各种报道很 多,而分散体黏度对所配制的涂料有很大的影响,一 方面,黏度会影响乳液的贮存稳定性;另一方面,不 同应用场合对产品的黏度要求也不一样.而影响乳液 黏度的因素很多,合成工艺和后期助剂的加入等都可 以改变乳液的黏度. 本文就水性聚氨酯乳液的制备及改性过程中影响 乳液黏度的因素进行了综述,主要包括聚合物多元醇 种类及分子量、n(NCO)/n(OH)、亲水性扩链剂 含量、成盐剂对乳液黏度的影响. 1、聚合物多元醇种类及分子量 聚合物多元醇的种类及分子量对水性PU的黏度有 着重要的影响,国内外有关这方面的报道很多. Wen[5] 等对水性聚氨酯合成原料研究中曾报道, 聚醚性水性聚氨酯比聚酯型水性聚氨酯的黏度大,这 是因为,聚醚型水性聚氨酯软段硬段极性相差很大, 而氢键主要由硬段之间形成,促进了硬段的结晶,有 利于形成微相分离.由于聚醚型水性聚氨酯存在的微 相分离程度较高,具有更加规则的相畴结构,从而分 子链之间运动的自由性变小,乳化时不利于相转变, 所以合成的分散液黏度较大.对聚酯型水性聚氨酯的 软段含有酯基,酯基也可以与硬段形成氢键,阻碍了 硬段的结晶,从而使微相程度较小,因此乳化时有利 于相转变的发生, 这就使得分散液的黏度低. 陈延娜[6] 等在软段种类及相对分子质量对阴离子 水性聚氨酯性能的影响中曾报道,随软段相对分子质 量的增加,表观黏度上升.这是因为:一方面,软段 相对分子质量增大,链的柔顺性增加,造成链段间相 互缠绕,粒子流体动力学体积增加;另一方面,软段 相对分子质量增加,粒径减小,粒子数目增多,粒子 和水之间的亲和力增强,导致黏度上升. 陈伟力[7] 等对水性聚氨酯原料的选择中发现,在PU乳化过程中,聚合物多元醇的分子量越高,导致预 聚物分子量增大,较长的分子链可能同时传过多个疏 水性预聚体,增大了体系的黏度. 左海丽[8] 等对水性聚氨酯自乳化过程中相反转及 影响因素的研究中发现,二元醇分子量的增大必然导 致预聚物分子量增大,较长的分子链有可能同时穿越 多个疏水性预聚体,增加了连续相的黏度. 黎庆安[9] 等对HDI-IPDI型高固含量水性聚氨酯分 散体的合成及微观形态的研究中发现,随着软段分子 量的增加,乳液的黏度增加,这主要与PU分子链软段 的柔顺性有关:分子链越柔软,粒子在剪切力作用下 就越容易变形.在分散阶段,PU颗粒在高速剪切力作 用下被多次"切碎"成更小的颗粒.在分散相体积及 溶剂体积一定下,随着粒子的变小,粒子数目增多, 表面积增大,吸附在粒子表面的水化层体积也随着增 加,体系自由体积减小,最终导致黏度上升. 2、n(NCO)/n(OH) n(NCO):n(OH)值影响反应过程及乳化效果,特别 是对乳液黏度的影响很大[10] .李树材[11] 等对紫外光固 化水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液性能的研究中发现, 乳 液粘度随n(NCO)/n(OH)的变化如图1,在剪切速 率一定的情况下,随着n(-NCO)/n(-OH)的增大,水 性聚氨酯?丙烯酸酯预聚体乳液的黏度逐渐增大.其 主要原因是随着 n(-NCO)/n(-OH)的增大,PUA 预 聚体乳胶粒径减小,体系中单位体积内的粒子数目增 多,乳液粒子间的碰撞加剧,从而导致了水性PUA 预 聚体粒子间的内摩擦阻力增大,流动困难,体系剪切 黏度增大. 图1 n(NCO)/n(OH)对乳液黏度的影响 水性聚氨酯乳液的制备及改性过程中黏度的影响因素 黎莉1 ,郭嘉昒1 ,周艳明 2 1 四川科技职工大学 成都 610101; 2 山西应用化学研究所 太原 003207 73 《聚氨酯》2011年06月 总第109期PU技术 PU Technology 反而越大,从而导致体系的黏度增加. 成丰[20] 等在环保型水性聚氨酯胶黏剂的合成及性 能研究中曾报道,随着DMPA用量的增加,乳液的黏 度呈现上升的趋势.这是因为:这是因为聚氨酯乳液 中-COOH 的含量增加,使得乳液离子电荷数增加, 聚氨酯链与水的氢键缔合作用增强.随着聚合物粒子 的总表面积增加,被吸附的水合层量也增多,相当于 增大了分散相的体积,双电层厚度,导致粒子移动阻 力增大,从而乳液黏度上升[21-22] . 4、成盐剂 理论上,具有一定强度的酸、碱性物质都可以用 做成盐剂,但是不同的成盐剂对产物的性能影响很 大,如:产物的硬度、黏度,色泽等.对于阴离子水 性聚氨酯,能与羧基和磺酸基发生反应的碱类化合物 都能作为成盐剂.主要有NaOH、三乙胺、三乙醇胺 等[23] . 纪学顺[24] 等在水性聚氨酯乳液粘度的影响因素研 究中曾报道,在成盐剂一定时,当中和度≤70%时, 不能形成稳定的乳液,所以粘度测试数据有误差(偏大);当中和度>70%时,随着中和度的提高,乳液 粘度逐渐增大,乳液外观呈现由乳白到透明有蓝光的 变化趋势.这是因为随着中和度的提高, 成盐率增 大、分子中-COO-阴离子的活性中心数增多且分子链 的亲水性增加,从而减弱了分子链的相互缠结,提高 了水对聚合物的水化作用,使乳胶粒子增多、粒径减 小,表现出较好的分散效果.另外,随着中和度的增 加,聚氨酯(PU)分子中的离子及反离子数量增多、 双电层厚度增大且离子的流体体积增加, 从而导致体 系的粘度上升;当中和度超过100%时,多余的TEA 使乳液偏碱性,碱性会使阴离子WPU 乳液出现自增 稠现象,致使乳液的粘度变大,甚至失去流动性. 卫晓利[25] 等曾对中和方式对乳液性能的影响中报 道,三乙胺的加料顺序对乳液黏度的影响,研究发 现,采用在分散前中和与将三乙胺溶入去离子水中, 边分散边中和, 结果发现,前者的黏度大于后者, 原因可能是中和后的预聚体为高黏度黏稠液,将三乙 胺加入到水中, 使分散、中和同时进行, 由于这时 预聚体未被离子化, 其黏度较小,少用或不用溶剂就 可以乳化于水中. 左海丽[26] 等曾对水性聚氨酯自乳化过程中相反转 及影响因素中发现,中和度对乳液黏度有着重要的影 响,他们认为,中和度较高的体系形成的微离子点阵 密度较高,需要更多的水才能完全解聚集,同时由于 电黏滞作用[27] ,分散体系的黏度较高,不利于相转变 的发生.中和度较低时,乳化过程中体系的黏度较 卫晓利[12] 等对磺酸型水性聚氨酯乳液制备工艺 的研究中发现,随着 n(NCO):n(OH)值的增大,亲水 性离子的含量相对减小,因而亲水性减弱,粒径增 大,而且亲水性离子含量的减小,使双电层厚度减 小,从而导致粒径减小.另外由于亲水性的减弱,颗 粒的水溶胀性减弱,使粒径减小.总的结果是随着 n(NCO):n(OH)值的增大,由于亲水性离子含量的减 少,粒径逐渐增大,乳液黏度降低. 刘景芳[13] 等对硬段含量对水性聚氨酯性能的影 响中发现,乳液的黏度随NCO/OH含量的增加黏度降 低.这是因为,随着NCO/OH含量的增大,分子链中 硬段含量增加,所形成的氨基甲酸酯基和脲基等刚 性链段增多,导致分子链间的相互缠结减少,黏度减 小. 吴国华[14] 对脂肪族水性聚氨酯分散体黏度的控制 中发现,在反应较平缓的情况下,NCO/OH的比值能 影响预聚体相对分子量的大小,聚合物在一定浓度 时,NCO/OH越大,相对分子质量越小,预聚体黏度 越小,分散体越容易分散,反之,黏度越大,越难分 散. 3、亲水性扩链剂含量 水性聚氨酯分子结构上的亲水基团的性能和含量 决定了水性聚氨酯性能和乳化能力,有文献、专利 曾报道[15-16] ,以二羟甲基丙酸(DMPA) 作为亲水扩链 剂,其含量对水性聚氨酯乳液外观、胶粒、稳定性、 黏度以及涂膜耐水性等有显著的影响. 黎兵[17] 等在高固含量聚醚型水性聚氨酯的合成与 影响因素中曾报道,随着DMPA 含量的增加,WPU 乳液的固含量降低,黏度上升.这是由于在乳化过程 中,体系的黏度变化可分为以下几个过程: ①对含亲 水基团的PU 溶液(特别是含离子基团的PU 溶液)而言,由于离子基团的缔合作用,导致体系黏度上升; ②当体系中加入少量水之后,水分子与亲水基团的缔 合作用解除了离子间的缔合作用,故体系的黏度有所 下降;③随着水的继续加入,体系的黏度又会迅速上 升,这主要是由于PU 离子体中疏水链段缔合作用增 加所致.对第一个过程,还可以采用Lorentz[18-19] 的双 电层理论加以解释.预聚体被分散以后,疏水的分子 链段卷曲形成颗粒的核,带有离子的亲水基团则位于 颗粒的表面,亲水基团朝向水中.颗粒的布朗运动以 及正负离子相伴会导致颗粒表面形成一个双电层.当 亲水基团含量增加时,粒子表面电荷密度增大,扩散 的双电层增强,从而产生巨大的静电作用,致使粒子 间不易团聚.大分子的亲水性越强,分散体颗粒越 小, 但是水合粒子的体积(有效体积)及其总表面积 环球聚氨酯网 www.puworld.com 74 PU Technology PU技术 聚氨酯 树脂 低, 同时体系较早发生相转变; 而当羧基被完全中和 时, 乳液的黏度较高. 参考文献 [1] 贺全国,郭雪莲,王正祥. 无污染水性聚氨酯制备及其性 能研究[J]. 包装工程,2007,28(5):4-6. [2] 赵建设,刘治猛,贾德民等. 水性聚氨酯乳液稳定性与涂 膜耐水性协调研究[J]. 涂料技术与文摘,2007,28(1):1-5. [3] 欧阳惕,周春琼. 水性聚氨酯乳液的研究进展[J]. 广东化 工,2005,32(3):31-33. [4] 徐智策,张志艳,张晓燕等. 水性聚氨酯乳液的研究新进 展[J]. 江苏化工,2005,33(5):25-27. [5] Wen T C,Wang Y J,Cheng T T etal. Polymer,1999, 40(8): 79-83. [6] 陈延娜,李树材. 软段种类及相对分子质量对阴离子水性 聚氨酯性能的影响[J].涂料工业,2004,34(7):1-4. [7] 陈伟力,何国山. 水性聚氨酯原料的选择[J].广东塑料, 2005,128(3):124-126. [8] 左海丽,吴晓青,崔璐娟. 水性聚氨酯自乳化过程中相反 转及影响因素[J].胶体及预合物,2007,25(1):40-41. [9] 黎庆安,孙东成,王玉香. HDI-IPDI型高固含量水性聚 氨酯分散体的合成及围观形态[J].高分子材料科学与工程, 2007,23(3):60-62. [10] 邱圣军,吴晓青,卫晓利. 水性聚氨酯乳液的制备与性 能研究[J].胶体与聚合,2006,24(1):27-28. [11] 栾永红,李树材,龙丽娟,等.紫外光固化水性聚氨酯- 丙烯酸酯乳液性能的研究[J].天津科技大学学报,2009, 24(3):22-25 [12] 卫晓利,张发兴,张闯. 磺酸型水性聚氨酯乳液制备工 艺的研究[J].涂料工业,2009,39(4):37-40. [13] 刘景芳,李树材. 硬段含量对水性聚氨酯性能的影响[J]. 涂料工业,2004,34(8):5-6. [14] 吴国华. 脂肪族水性聚氨酯分散体黏度的控制[J]. 现代涂 料与涂装,2004,04(4):6-8. [15] Adler H J, Jahny K,BettinaV B. Polyurethane macromers2newbuilding blocks for acrylic hybrid emulsions with outstandingperformance[J].Progress in Organic Coatings , 2001 ,43 (4) : 251-257. [16] Irle C ,Blum H,Kremer W. Self crosslinkable polyurethane polyacrylate hybrid dispersions[ P] . US:6063 861,2000 - 06 - 10. [17] 黎兵,王萃萃,许戈文,等. 高固含量聚醚型水性聚氨 酯的合成与影响因素[J].中国胶黏剂,2009,18(4):18-21. [18] Chen Show-An,Chan Wu-Chung. Polyurethane cationomersⅡ:Phase inversion and its effect on physical properties[J]. Journal of Polymer Sciience,Part B,Polymer Physcis,1990,28(9):1515-1532. [19] 孔丽芬,林华玉,梁晖,等. 高固含量水性聚氨酯合成 进展[J].化学与黏合,2007,29(6):423-427. [20] 成丰,郑海芳,杨柳涛,等. 环保型水性聚氨酯胶粘剂 的合成及性能研究[J].西部皮革,2008,30(12):3-7. [21] 胡国文,沈慧芳,杨清峰,等. 聚氨酯-丙烯酸酯复合乳 液的合成与表征[J].华南理工大学学报,2007,35(6):64-70. [22] Lee Hsun -Tsing,Wu Sheng -Yen,Jeng Ru -Jong. Effects of Sulfonated Polyol on the Properties of the Resultant Aqueous Polyurethane Dispersions [J].Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects,2006,276 (13):176-185. [23] ]S.K.liao, S.C.JangandM.F.Lin. .Phase Behavior and Meehanieal ProPerties of Siloxane urethane Copolymer [J]. Journal of Polymer Research,2005,13:103-122 [24] 纪学顺,鲍俊杰,李莉. 水性聚氨酯乳液粘度的影响因 素研究[J].中国胶黏剂,2008,17(9):14-17. [25] 卫晓利,邱圣军,吴晓青. 水性聚氨酯乳化工艺及乳液 性能的测定[J].胶体与聚合物,2006,24(1):18-21. [26] 左海丽,吴晓青,崔璐娟. 水性聚氨酯自乳化过程中相 反转及影响因素[J].胶体及预合物,2007,25(1):40-41. [27] ChienHY,ShihM,Ten CW. Polymer Engineering and Science.1995,359(8):722. 欢迎投稿 投稿热线:021-51863667-843 投稿邮箱:magazine@puworld.com
下载该文档
文档格式：PDF
更新时间：2014-09-05
下载次数：0
点击次数：1
环球聚氨酯网 www.puworld.com 72 PU Technology PU技术 聚氨酯 树脂 摘要:综述了近几年来在水性聚氨酯乳液的制备 及改性研究过程中乳液黏度的影响因素,为制备理想 黏度的产品提供一定的理论依据. 关键词:水性聚氨酯;黏度;影响因素. 引言 水性聚氨酯以水为分散介质,与溶剂型聚氨酯相 比,具有难燃、气味小、无毒、不污染环境、节约能 源等优点,可用作胶黏剂、涂料、皮革涂饰剂、纺 织助剂、造纸工业助剂、医药和电子材料等[1-4] .近 年来,水性聚氨酯分散体技术发展迅速,各种报道很 多,而分散体黏度对所配制的涂料有很大的影响,一 方面,黏度会影响乳液的贮存稳定性;另一方面,不 同应用场合对产品的黏度要求也不一样.而影响乳液 黏度的因素很多,合成工艺和后期助剂的加入等都可 以改变乳液的黏度. 本文就水性聚氨酯乳液的制备及改性过程中影响 乳液黏度的因素进行了综述,主要包括聚合物多元醇 种类及分子量、n(NCO)/n(OH)、亲水性扩链剂 含量、成盐剂对乳液黏度的影响. 1、聚合物多元醇种类及分子量 聚合物多元醇的种类及分子量对水性PU的黏度有 着重要的影响,国内外有关这方面的报道很多. Wen[5] 等对水性聚氨酯合成原料研究中曾报道, 聚醚性水性聚氨酯比聚酯型水性聚氨酯的黏度大,这 是因为,聚醚型水性聚氨酯软段硬段极性相差很大, 而氢键主要由硬段之间形成,促进了硬段的结晶,有 利于形成微相分离.由于聚醚型水性聚氨酯存在的微 相分离程度较高,具有更加规则的相畴结构,从而分 子链之间运动的自由性变小,乳化时不利于相转变, 所以合成的分散液黏度较大.对聚酯型水性聚氨酯的 软段含有酯基,酯基也可以与硬段形成氢键,阻碍了 硬段的结晶,从而使微相程度较小,因此乳化时有利 于相转变的发生, 这就使得分散液的黏度低. 陈延娜[6] 等在软段种类及相对分子质量对阴离子 水性聚氨酯性能的影响中曾报道,随软段相对分子质 量的增加,表观黏度上升.这是因为:一方面,软段 相对分子质量增大,链的柔顺性增加,造成链段间相 互缠绕,粒子流体动力学体积增加;另一方面,软段 相对分子质量增加,粒径减小,粒子数目增多,粒子 和水之间的亲和力增强,导致黏度上升. 陈伟力[7] 等对水性聚氨酯原料的选择中发现,在PU乳化过程中,聚合物多元醇的分子量越高,导致预 聚物分子量增大,较长的分子链可能同时传过多个疏 水性预聚体,增大了体系的黏度. 左海丽[8] 等对水性聚氨酯自乳化过程中相反转及 影响因素的研究中发现,二元醇分子量的增大必然导 致预聚物分子量增大,较长的分子链有可能同时穿越 多个疏水性预聚体,增加了连续相的黏度. 黎庆安[9] 等对HDI-IPDI型高固含量水性聚氨酯分 散体的合成及微观形态的研究中发现,随着软段分子 量的增加,乳液的黏度增加,这主要与PU分子链软段 的柔顺性有关:分子链越柔软,粒子在剪切力作用下 就越容易变形.在分散阶段,PU颗粒在高速剪切力作 用下被多次"切碎"成更小的颗粒.在分散相体积及 溶剂体积一定下,随着粒子的变小,粒子数目增多, 表面积增大,吸附在粒子表面的水化层体积也随着增 加,体系自由体积减小,最终导致黏度上升. 2、n(NCO)/n(OH) n(NCO):n(OH)值影响反应过程及乳化效果,特别 是对乳液黏度的影响很大[10] .李树材[11] 等对紫外光固 化水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液性能的研究中发现, 乳 液粘度随n(NCO)/n(OH)的变化如图1,在剪切速 率一定的情况下,随着n(-NCO)/n(-OH)的增大,水 性聚氨酯?丙烯酸酯预聚体乳液的黏度逐渐增大.其 主要原因是随着 n(-NCO)/n(-OH)的增大,PUA 预 聚体乳胶粒径减小,体系中单位体积内的粒子数目增 多,乳液粒子间的碰撞加剧,从而导致了水性PUA 预 聚体粒子间的内摩擦阻力增大,流动困难,体系剪切 黏度增大. 图1 n(NCO)/n(OH)对乳液黏度的影响 水性聚氨酯乳液的制备及改性过程中黏度的影响因素 黎莉1 ,郭嘉昒1 ,周艳明 2 1 四川科技职工大学 成都 610101; 2 山西应用化学研究所 太原 003207 73 《聚氨酯》2011年06月 总第109期PU技术 PU Technology 反而越大,从而导致体系的黏度增加. 成丰[20] 等在环保型水性聚氨酯胶黏剂的合成及性 能研究中曾报道,随着DMPA用量的增加,乳液的黏 度呈现上升的趋势.这是因为:这是因为聚氨酯乳液 中-COOH 的含量增加,使得乳液离子电荷数增加, 聚氨酯链与水的氢键缔合作用增强.随着聚合物粒子 的总表面积增加,被吸附的水合层量也增多,相当于 增大了分散相的体积,双电层厚度,导致粒子移动阻 力增大,从而乳液黏度上升[21-22] . 4、成盐剂 理论上,具有一定强度的酸、碱性物质都可以用 做成盐剂,但是不同的成盐剂对产物的性能影响很 大,如:产物的硬度、黏度,色泽等.对于阴离子水 性聚氨酯,能与羧基和磺酸基发生反应的碱类化合物 都能作为成盐剂.主要有NaOH、三乙胺、三乙醇胺 等[23] . 纪学顺[24] 等在水性聚氨酯乳液粘度的影响因素研 究中曾报道,在成盐剂一定时,当中和度≤70%时, 不能形成稳定的乳液,所以粘度测试数据有误差(偏大);当中和度>70%时,随着中和度的提高,乳液 粘度逐渐增大,乳液外观呈现由乳白到透明有蓝光的 变化趋势.这是因为随着中和度的提高, 成盐率增 大、分子中-COO-阴离子的活性中心数增多且分子链 的亲水性增加,从而减弱了分子链的相互缠结,提高 了水对聚合物的水化作用,使乳胶粒子增多、粒径减 小,表现出较好的分散效果.另外,随着中和度的增 加,聚氨酯(PU)分子中的离子及反离子数量增多、 双电层厚度增大且离子的流体体积增加, 从而导致体 系的粘度上升;当中和度超过100%时,多余的TEA 使乳液偏碱性,碱性会使阴离子WPU 乳液出现自增 稠现象,致使乳液的粘度变大,甚至失去流动性. 卫晓利[25] 等曾对中和方式对乳液性能的影响中报 道,三乙胺的加料顺序对乳液黏度的影响,研究发 现,采用在分散前中和与将三乙胺溶入去离子水中, 边分散边中和, 结果发现,前者的黏度大于后者, 原因可能是中和后的预聚体为高黏度黏稠液,将三乙 胺加入到水中, 使分散、中和同时进行, 由于这时 预聚体未被离子化, 其黏度较小,少用或不用溶剂就 可以乳化于水中. 左海丽[26] 等曾对水性聚氨酯自乳化过程中相反转 及影响因素中发现,中和度对乳液黏度有着重要的影 响,他们认为,中和度较高的体系形成的微离子点阵 密度较高,需要更多的水才能完全解聚集,同时由于 电黏滞作用[27] ,分散体系的黏度较高,不利于相转变 的发生.中和度较低时,乳化过程中体系的黏度较 卫晓利[12] 等对磺酸型水性聚氨酯乳液制备工艺 的研究中发现,随着 n(NCO):n(OH)值的增大,亲水 性离子的含量相对减小,因而亲水性减弱,粒径增 大,而且亲水性离子含量的减小,使双电层厚度减 小,从而导致粒径减小.另外由于亲水性的减弱,颗 粒的水溶胀性减弱,使粒径减小.总的结果是随着 n(NCO):n(OH)值的增大,由于亲水性离子含量的减 少,粒径逐渐增大,乳液黏度降低. 刘景芳[13] 等对硬段含量对水性聚氨酯性能的影 响中发现,乳液的黏度随NCO/OH含量的增加黏度降 低.这是因为,随着NCO/OH含量的增大,分子链中 硬段含量增加,所形成的氨基甲酸酯基和脲基等刚 性链段增多,导致分子链间的相互缠结减少,黏度减 小. 吴国华[14] 对脂肪族水性聚氨酯分散体黏度的控制 中发现,在反应较平缓的情况下,NCO/OH的比值能 影响预聚体相对分子量的大小,聚合物在一定浓度 时,NCO/OH越大,相对分子质量越小,预聚体黏度 越小,分散体越容易分散,反之,黏度越大,越难分 散. 3、亲水性扩链剂含量 水性聚氨酯分子结构上的亲水基团的性能和含量 决定了水性聚氨酯性能和乳化能力,有文献、专利 曾报道[15-16] ,以二羟甲基丙酸(DMPA) 作为亲水扩链 剂,其含量对水性聚氨酯乳液外观、胶粒、稳定性、 黏度以及涂膜耐水性等有显著的影响. 黎兵[17] 等在高固含量聚醚型水性聚氨酯的合成与 影响因素中曾报道,随着DMPA 含量的增加,WPU 乳液的固含量降低,黏度上升.这是由于在乳化过程 中,体系的黏度变化可分为以下几个过程: ①对含亲 水基团的PU 溶液(特别是含离子基团的PU 溶液)而言,由于离子基团的缔合作用,导致体系黏度上升; ②当体系中加入少量水之后,水分子与亲水基团的缔 合作用解除了离子间的缔合作用,故体系的黏度有所 下降;③随着水的继续加入,体系的黏度又会迅速上 升,这主要是由于PU 离子体中疏水链段缔合作用增 加所致.对第一个过程,还可以采用Lorentz[18-19] 的双 电层理论加以解释.预聚体被分散以后,疏水的分子 链段卷曲形成颗粒的核,带有离子的亲水基团则位于 颗粒的表面,亲水基团朝向水中.颗粒的布朗运动以 及正负离子相伴会导致颗粒表面形成一个双电层.当 亲水基团含量增加时,粒子表面电荷密度增大,扩散 的双电层增强,从而产生巨大的静电作用,致使粒子 间不易团聚.大分子的亲水性越强,分散体颗粒越 小, 但是水合粒子的体积(有效体积)及其总表面积 环球聚氨酯网 www.puworld.com 74 PU Technology PU技术 聚氨酯 树脂 低, 同时体系较早发生相转变; 而当羧基被完全中和 时, 乳液的黏度较高. 参考文献 [1] 贺全国,郭雪莲,王正祥. 无污染水性聚氨酯制备及其性 能研究[J]. 包装工程,2007,28(5):4-6. [2] 赵建设,刘治猛,贾德民等. 水性聚氨酯乳液稳定性与涂 膜耐水性协调研究[J]. 涂料技术与文摘,2007,28(1):1-5. [3] 欧阳惕,周春琼. 水性聚氨酯乳液的研究进展[J]. 广东化 工,2005,32(3):31-33. [4] 徐智策,张志艳,张晓燕等. 水性聚氨酯乳液的研究新进 展[J]. 江苏化工,2005,33(5):25-27. [5] Wen T C,Wang Y J,Cheng T T etal. Polymer,1999, 40(8): 79-83. [6] 陈延娜,李树材. 软段种类及相对分子质量对阴离子水性 聚氨酯性能的影响[J].涂料工业,2004,34(7):1-4. [7] 陈伟力,何国山. 水性聚氨酯原料的选择[J].广东塑料, 2005,128(3):124-126. [8] 左海丽,吴晓青,崔璐娟. 水性聚氨酯自乳化过程中相反 转及影响因素[J].胶体及预合物,2007,25(1):40-41. [9] 黎庆安,孙东成,王玉香. HDI-IPDI型高固含量水性聚 氨酯分散体的合成及围观形态[J].高分子材料科学与工程, 2007,23(3):60-62. [10] 邱圣军,吴晓青,卫晓利. 水性聚氨酯乳液的制备与性 能研究[J].胶体与聚合,2006,24(1):27-28. [11] 栾永红,李树材,龙丽娟,等.紫外光固化水性聚氨酯- 丙烯酸酯乳液性能的研究[J].天津科技大学学报,2009, 24(3):22-25 [12] 卫晓利,张发兴,张闯. 磺酸型水性聚氨酯乳液制备工 艺的研究[J].涂料工业,2009,39(4):37-40. [13] 刘景芳,李树材. 硬段含量对水性聚氨酯性能的影响[J]. 涂料工业,2004,34(8):5-6. [14] 吴国华. 脂肪族水性聚氨酯分散体黏度的控制[J]. 现代涂 料与涂装,2004,04(4):6-8. [15] Adler H J, Jahny K,BettinaV B. Polyurethane macromers2newbuilding blocks for acrylic hybrid emulsions with outstandingperformance[J].Progress in Organic Coatings , 2001 ,43 (4) : 251-257. [16] Irle C ,Blum H,Kremer W. Self crosslinkable polyurethane polyacrylate hybrid dispersions[ P] . US:6063 861,2000 - 06 - 10. [17] 黎兵,王萃萃,许戈文,等. 高固含量聚醚型水性聚氨 酯的合成与影响因素[J].中国胶黏剂,2009,18(4):18-21. [18] Chen Show-An,Chan Wu-Chung. Polyurethane cationomersⅡ:Phase inversion and its effect on physical properties[J]. Journal of Polymer Sciience,Part B,Polymer Physcis,1990,28(9):1515-1532. [19] 孔丽芬,林华玉,梁晖,等. 高固含量水性聚氨酯合成 进展[J].化学与黏合,2007,29(6):423-427. [20] 成丰,郑海芳,杨柳涛,等. 环保型水性聚氨酯胶粘剂 的合成及性能研究[J].西部皮革,2008,30(12):3-7. [21] 胡国文,沈慧芳,杨清峰,等. 聚氨酯-丙烯酸酯复合乳 液的合成与表征[J].华南理工大学学报,2007,35(6):64-70. [22] Lee Hsun -Tsing,Wu Sheng -Yen,Jeng Ru -Jong. Effects of Sulfonated Polyol on the Properties of the Resultant Aqueous Polyurethane Dispersions [J].Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects,2006,276 (13):176-185. [23] ]S.K.liao, S.C.JangandM.F.Lin. .Phase Behavior and Meehanieal ProPerties of Siloxane urethane Copolymer [J]. Journal of Polymer Research,2005,13:103-122 [24] 纪学顺,鲍俊杰,李莉. 水性聚氨酯乳液粘度的影响因 素研究[J].中国胶黏剂,2008,17(9):14-17. [25] 卫晓利,邱圣军,吴晓青. 水性聚氨酯乳化工艺及乳液 性能的测定[J].胶体与聚合物,2006,24(1):18-21. [26] 左海丽,吴晓青,崔璐娟. 水性聚氨酯自乳化过程中相 反转及影响因素[J].胶体及预合物,2007,25(1):40-41. [27] ChienHY,ShihM,Ten CW. Polymer Engineering and Science.1995,359(8):722. 欢迎投稿 投稿热线:021-51863667-843 投稿邮箱:magazine@puworld.com