改性水性聚氨酯的合成与性能研究
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2010年第25卷第05期
CHINA COATINGS
T echnical Research and Development
技术研发
0 前 言
水性聚氨酯（W P U）以水为分散介质，不燃、无毒、环境污染小、省资源、符合当前经济发展的4E原则，已在涂料、胶黏剂和油墨等领域得到了广泛的应用[1]，并在逐步取代溶剂型聚氨酯。但内乳化法制得的聚氨酯水分散体成膜吸水率大，不耐湿擦[2]，试验以羧基为亲水性基团，自乳化合成水性聚氨酯分散体，采用胺类硅烷偶联剂对之进行改性以期提高水性聚氨酯的耐水性，考察了合成工艺以及对最终产品性能的影响。 1 试验部分
1.1 原料
聚醚210，工业品，上海高桥石化三厂，真空脱水后使用；异佛尔酮二异氰酸酯（I P D I），工业品，R o d i a；二羟甲基丙酸（D M P A），工业品，瑞典Berstorp；丁二醇（BD），分析纯，上海试剂厂；乙二胺（EA）、丙酮、三乙胺（TEA），分析纯，广州试剂厂；硅烷偶联剂，工业级；去离子水。1.2 有机硅改性水性聚氨酯的制备
在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计的三口烧瓶
Xie Xiaoli, Sun Qilong
(Key Laboratory of Ministry of Education on Polymer Forming and Processing Engineering, Guangzhou 510640, Guangdong Province)Abstract: With polyether 210 and IPDI as main materials, DMPA as hydrophilic chain extender and amine silicone coupling agent as post chain extender, a series of organic silicone modi ? ed water-borne PU dispersions are synthesized. This paper mainly studies the in ? uence of use amount of silicone coupling agent on the stability of water-borne PU latex, particle size of latex, water absorption of the ? lm and the heat resistance. It is showed that with the increase of use amount of silicone coupling agent, the latex particle size, dispersion stability, water resistance and heat resistance of the ? lm improves obviously; cross-linking reaction has occurred; A TR Infrared Spectrum shows that with the increase of use amount of silicone coupling agent, the number of urea bond in system increases.Keywords: Water-borne PU, IPDI, polyether 210, silicone coupling agent
硅烷偶联剂改性水性聚氨酯的
合成与性能研究
□ 谢小莉，孙启龙 （聚合物成型加工工程教育部重点试验室，广州 510640）
Synthesis and property study of silicone coupling
agent modi ? ed water-borne PU
摘要：以聚醚210、异佛尔酮二异氰酸酯（I P D I）为主要原料，二羟甲基丙酸（D M P A）为亲水性扩链剂，胺类硅烷偶联剂为后扩链剂，按不同配比合成了系列有机硅改性水性聚氨酯分散体。主要考察了硅烷偶联剂质量分数对水性聚氨酯乳液的稳定性、乳液粒径以及胶膜吸水性和耐热性的影响。结果表明，随硅烷偶联剂质量分数的增加，乳液粒径增大，分散稳定性良好，胶膜的耐水性明显提高；胶膜的耐热性能明显提高，并且发生了交联反应；胶膜的A T R红外显示体系中形成的脲键随硅烷偶联剂的质量分数增加而增多。
关键词：水性聚氨酯；异佛尔酮二异氰酸酯；聚醚210；硅烷偶联剂中图分类号：TQ630.1 文献标识码：A 文章编号：1006-2556(2010)05-0020-03
DOI:10.13531/https://www.360docs.net/doc/9f11721944.html,ki.china.coatings.2010.05.003
(a)(b)
(a) 无硅烷偶联剂
(b) 硅烷偶联剂质
量分数1.9％
(c) 硅烷偶联剂质
量分数7.6％
(c)
图1 有机硅改性聚氨酯分散体的TEM照片
2010年第
图3 不同硅烷偶联剂质量分数的聚氨酯胶膜的红外光谱
3 结 论
（1）随着硅烷偶联剂质量分数的增加，乳液的粒径增大，但耐水性明显提高，所得胶膜浸泡在水中72 h也不发白。
（2）乳液的T E M的结果显示，所得的乳胶粒都呈不规则形状，粒径随硅烷偶联剂质量分数的增加而增大。
（3）用偏光显微镜观察胶膜的表面形貌随温度的变化，发现添加硅烷偶联剂后，胶膜的耐温性能明显提高，并且发生了交联反应，红外光谱显示体系中形成的脲键随硅烷偶联剂的质量分数增加而增多，但硅烷偶联剂中的活性胺与异氰酸酯基反应的速率较慢。
图2 胶膜的偏光显微镜照片
2.3 胶膜的ATR红外光谱
图3给出了不含硅烷偶联剂及硅烷偶联剂质量分数分别为1.9％和7.6％时所得到的聚氨酯胶膜的A T R红外光谱。可以看出，三者的红外差别不大，均在2 270 cm -1处无特征峰，表明─NCO已全部反应；3 327 cm -1处为N─H的伸缩振动峰，而3 400 cm -1无明显的吸收峰，说明氨酯基上的N─H几乎全部氢键化，氢键作用有利于PU软硬段的微相分离；2 970～2 870 c m -1为聚醚中甲基和亚甲基的特征吸收-1波数/cm -1
a：硅烷偶联剂质量分数为1.9％；b：硅烷偶联剂质量分数为7.6％