合成在装有温度计、搅拌器、冷凝管干燥的圆底三口烧瓶中加人PBA、三甘醇、DMPA、NMP和IP2DI,再加入DBTDL,温度逐步升到60~100℃反应一段时间,降温到45℃左右,加人三乙胺中和到pH7~8,加入丙酮调解黏度。将一定量的去离子水加入到溶液中,低温进行剪切乳化0.5h,乳化完毕,滴加扩链剂乙二胺,制得水性聚氨酯。
性能测定NCO剩余量的测定:异氰酸基的含量可通过二丁胺滴定法确定;外观:按GB/T11175-2002测定;固含量:按GB/T1725-79测定;耐水性:按GB/T1733-93测定;黏度:GB/T1723-79测定;硬度:按照GB/T1730-93C;拉力:按GB/T528-92检测;粒径测试:欧美克LS2POP(3);附着性:干燥后在膜上贴上胶带,均匀揉搓后迅速剥离,考查剥离后印刷膜的表面状态。透射电镜(TEM):H2600,Hitachi型透射电镜仪。
亲水扩链剂DMPA对乳液性能影响随着亲水扩链剂DMPA增加,PU乳液吸水率增加,硬度增加。PU乳液黏度增加,是由于电黏滞效应增强。此外,外观逐渐由白色乳液过渡到蓝白不同物质量比NCO/OH的平均粒径色半透明溶液,DMPA含量减少,由于粒径增大使存储不稳定,DMPA用量选择乳液中含量在4%.
小分子二元醇三甘醇的用量的选择改变n(PBA)∶n(三甘醇),从中看出减少小分子三甘醇的用量,吸水率先降后升,这是由于一方面三甘醇分子中含有醚键,亲水性优于PBA,另一方面三甘醇形成微交联网络,即添加内交联剂的办法,两方面共同作用的结果使D3吸水率最低。从D1到D3涂膜的拉伸强度增加,硬度提高。三甘醇的羟基反应所得到的氨酯基是硬段,随着三甘醇的用量比例的增加,体系的硬链段比例提高。三甘醇引入使聚氨酯形成适度的网状结构,涂膜的拉伸强度增加。
多余的扩链剂像杂质一样影响粘接强度。扩链剂为硬段,有利于硬段的聚集、结晶,促进硬段和软段两相分离,随扩链剂的增加内部作用加强。胶束直径变化,(a)粒径较大放大后连在一起了,(b)和(c)可以看到完整粒子,从(a)到(c)粒径减小,黏度提高。同时,由于乙二胺为碱性物质,增大体系的pH,亲水单体电离增多,电黏滞效应增强,黏度增大。乙二胺的用量太少时,粒径变大,乳液容易分层。所以选择扩链剂量为在乳液中质量百分含量0.8%.
不同扩链剂的水性聚氨酯TEM照片(×50000倍)(a)、(b)、(c)加入扩链剂分别为0.3g、0.8g、1.3g3工艺筛选产品性能与技术指标比较外观拉伸强度/mPa硬度吸水率附着性黏度/s光泽度固含量产品性能兰白色半透明乳液12.320.420.14良好15140.233.6技术指标兰白色乳液8.120.440.1良好10149.640通过以上工艺探讨,本课题组筛选了以下工艺配方:n(NCO)∶n(OH)=1.8∶1,n(DMPA)∶n(多元醇)=2∶1,n(PBA)∶n(三甘醇)=2∶3~1∶1.这种阴离子水性聚氨酯分散体附着性好,具有光泽度好、透明度高,黏度低等特点。