蓖麻油、雙端羥基聚硅氧烷改性水性聚氨酯的制備及應(yīng)用.pdf

1、水性聚氨酯由于聚氨酯的親水性影響其膠膜的力學(xué)性能和疏水性，影響其涂層織物的拒水性和靜水壓，從而影響其在涂層領(lǐng)域應(yīng)用的推廣。為此，人們嘗試對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行改性，以期提高其拒水性和靜水壓，進(jìn)而提高水性聚氨酯在涂層領(lǐng)域的應(yīng)用程度。蔣洪泉等人采用蓖麻油改性水性聚氨酯，通過(guò)蓖麻油的多羥基以及雙鍵的氧化自交聯(lián)，增加聚氨酯的交聯(lián)度，提高了膠膜的力學(xué)性能；此外，通過(guò)蓖麻油引入了疏水基團(tuán)，提高了膠膜的疏水性能。但是，膠膜表面的疏水性仍然沒(méi)有達(dá)到涂層織物理

2、想疏水的要求。華繼軍等人采用有機(jī)硅改性水性聚氨酯，研究表明引入的聚硅氧烷鏈段在改性聚氨酯成膜過(guò)程中易向表面遷移、富集，明顯降低膜的表面能，從而較大地提高膠膜的耐水性。本文在上述前人研究的基礎(chǔ)上，采用蓖麻油和有機(jī)硅協(xié)同改性水性聚氨酯，改善了水性聚氨酯膠膜的疏水性和機(jī)械性能。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　第一部分：蓖麻油改性水性聚氨酯的制備及其應(yīng)用性能。
　　為提高水性聚氨酯涂層織物的靜水壓，以異佛爾酮二異氰酸酯和聚醚210為原

3、料，以蓖麻油(CO)為改性劑，2,2-羥甲基丙酸（DMPA）為親水直鏈擴(kuò)鏈單體，合成蓖麻油改性水性聚氨酯，并用于滌綸織物涂層整理。研究了CO和DMPA用量對(duì)乳液、膠膜性能的影響，優(yōu)化了其涂層工藝條件，并測(cè)試了蓖麻油改性水性聚氨酯涂層織物的應(yīng)用性能。結(jié)果表明：隨著CO用量的增加，乳液粒徑變大，分布變寬，外觀由半透明變?yōu)槿榘咨?，穩(wěn)定性變差；膠膜的水接觸角增大，吸水率降低，拉伸強(qiáng)度先增后降，斷裂伸長(zhǎng)率降低。隨著DMPA用量的增加，乳液粒徑變小

4、，分布變窄，外觀由乳白色變?yōu)榘胪该?，穩(wěn)定性變好；膠膜的接觸角降低，吸水率增大，拉伸強(qiáng)度增大，斷裂伸長(zhǎng)率降低。當(dāng)蓖麻油用量為7％、DMPA用量為4%時(shí)，改性乳液穩(wěn)定，膠膜的水接觸角為97.5°，吸水率為15.3%，拉伸強(qiáng)度27.5Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率407%。涂層優(yōu)化工藝條件為：涂層劑用量為10g/m2,焙烘溫度為160℃，焙烘時(shí)間為90s。涂層織物的接觸角達(dá)到114.2°，靜水壓為1.34Kpa，撕破強(qiáng)力為168.1N。涂層織物的研究表明

5、：適量CO改性有助于水性聚氨酯涂層織物靜水壓的提高。
　　第二部分：蓖麻油、雙端羥基聚硅氧烷改性水性聚氨酯的制備及其應(yīng)用性能。
　　為進(jìn)一步提高水性聚氨酯涂層織物的靜水壓，以異佛爾酮二異氰酸酯和聚醚210為原料，以蓖麻油（CO）和雙端羥基聚硅氧烷（DH-Si）為改性劑，DMPA為親水直鏈擴(kuò)鏈單體，合成蓖麻油、雙端羥基聚硅氧烷改性水性聚氨酯。研究了DH-Si用量以及相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)聚氨酯乳液、膠膜性能以及涂層織物性能的影響，分析

6、測(cè)試了改性水性聚氨酯膠膜的結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性，優(yōu)化了涂層工藝條件，并測(cè)試了蓖麻油、雙端羥基聚硅氧烷改性水性聚氨酯的涂層織物的應(yīng)用性能。結(jié)果表明：隨著DH-Si用量的增加，乳液粒徑增大，分布變寬，乳液外觀由透明變?nèi)榘咨?，穩(wěn)定性變差；膠膜水接觸角增大，吸水率降低；膠膜拉伸強(qiáng)度先增后降，斷裂伸長(zhǎng)率增大；涂層織物水接觸角增大，靜水壓和撕破強(qiáng)力先增大后降低。隨著DH-Si的相對(duì)分子質(zhì)量的增加，乳液粒徑變大，分布變寬，穩(wěn)定性變差，膠膜的接觸角增加，吸水

7、率降低，膠膜的拉伸強(qiáng)度增大，斷裂伸長(zhǎng)率降低，涂層織物的接觸角和靜水壓逐漸增大。當(dāng)DH-Si的用量為8%時(shí)、相對(duì)分子質(zhì)量在1695時(shí)，改性水性聚氨酯乳液性能穩(wěn)定，膠膜的水接觸角為116.3°，吸水率為13.75%，拉伸強(qiáng)度為28.9Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為870%。TG和DSC的分析表明：DH-Si改性后的水性聚氨酯的耐熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。涂層優(yōu)化工藝條件為：涂層劑用量為10g/m2,焙烘溫度為160℃，焙烘時(shí)間為90s。涂層織物的接觸角為138.

8、03°,靜水壓為1.64Kpa,撕破強(qiáng)力為176.5N，涂層織物具有良好的疏水性、拒水性以及力學(xué)性能。相對(duì)未改性的以及蓖麻油改性的水性聚氨酯均有較大的提高。
　　研究表明，采用蓖麻油、雙端羥基聚硅氧烷為改性劑，通過(guò)適量的蓖麻油以及適量和適宜相對(duì)分子質(zhì)量的雙端羥基聚硅氧烷協(xié)同改性水性聚氨酯，改性水性聚氨酯膠膜的耐水性以及力學(xué)性能得到有效提高。以改性水性聚氨酯乳液對(duì)織物進(jìn)行涂層整理，可以較好地改善涂層織物的接觸角，靜水壓。蓖麻油與雙端