一、水性聚氨酯的聚合反應(yīng)是怎么一回事

合成水性聚氨酯的方式還是聚氨酯聚合成。

水性聚氨酯的制備方法通常可分為外乳化法和內(nèi)乳化法兩種.外乳化法是指采用外加乳化劑，在強(qiáng)剪切力作用下強(qiáng)制性地將聚氨酯粒子分散于水中的方法，但因該法存在乳化劑用量大、反應(yīng)時間長以及乳液顆粒粗、最終得到的產(chǎn)品質(zhì)量差、膠層物理機(jī)械性能不好等缺點(diǎn)，因而目前生產(chǎn)基本不用該法[2]內(nèi)乳化法又稱自乳化法，是指在聚氨酯分子結(jié)構(gòu)中引人親水基團(tuán)無需乳化劑即可使自身分散成乳液的方法，因此成為目前水性聚氨酷生產(chǎn)和研究采用的主要方法.內(nèi)乳化法又可分為丙酮法、預(yù)聚體混合法、熔融分散法、酮亞胺/酮聯(lián)氮法、保護(hù)端基乳化法。

（1）丙酮法

首先合成含-NCO端基的高粘度聚氨酯預(yù)聚體，加丙酮溶解，使其粘度降低，然后用含離子基團(tuán)擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈，在高速攪拌下通過強(qiáng)剪切力使之分散于水中，乳化后減壓蒸餾脫除溶劑丙酮，得到水性聚氨酯分散液。

丙酮法易于操作，重復(fù)性好，制得的水性聚氨酯分子量可變范圍寬，粒徑的大小可控，產(chǎn)品質(zhì)量好，是目前生產(chǎn)水性聚氨酯的主要方法。但該法需使用低沸點(diǎn)丙酮，易造成環(huán)境污染，工藝復(fù)雜，成本高，安全性低，不利于工業(yè)生產(chǎn)。

（2）預(yù)聚體混合法

首先合成含親水基團(tuán)及端-NCO的預(yù)聚體，當(dāng)預(yù)聚體的相對分子量不太高且粘度較小時，可不加或加少量溶劑，高速攪拌下分散于水中，再用親水性單體(二胺或三胺)將其部分?jǐn)U鏈，生成相對分了量高的水性聚氨酯一脈。最終得到水性聚氨酯分散液。為合成低粘度預(yù)聚體，通常選擇脂肪族或脂環(huán)族多異氛酸酷，因?yàn)檫@兩種多異氰酸酷的反應(yīng)活性低，預(yù)聚體分散于水中后用二胺擴(kuò)鏈時受水的影響小。但預(yù)聚體混合分散過程必須在低溫下進(jìn)行，以降低-NCO與水的反應(yīng)活性;必須嚴(yán)格控制預(yù)聚體粘度，否則預(yù)聚體在水中分散將非常困難,預(yù)聚體混合法避免了有機(jī)溶劑的大量使用，工藝簡單，便于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。缺點(diǎn)是擴(kuò)鏈反應(yīng)在多相體系中發(fā)生，反應(yīng)不能按定量的方式進(jìn)行。

（3）熔融分散縮聚法

熔融分散縮聚法又稱熔體分散法，是一種無溶劑制備水性聚氨酯的方法。該法把異氛酸酯的加聚反應(yīng)和氨基的縮聚反應(yīng)緊密地結(jié)合起來。先合成帶有親水性離子基團(tuán)和-NCO端基的聚氨酯預(yù)聚物，預(yù)聚物與尿素進(jìn)行加聚反應(yīng)得到含離子基團(tuán)的端脈基聚氨酯雙縮二脈低聚物。此低聚物在熔融狀態(tài)下與甲醛水溶液發(fā)生縮聚反應(yīng)和經(jīng)甲基化應(yīng)，形成含經(jīng)甲基的聚氨酯雙縮二脈，用水稀釋后，得到穩(wěn)定的水性聚氨酯分散液。

該方法的特點(diǎn):反應(yīng)過程中不需要有機(jī)溶劑，工藝簡單，易于控制，配方可變性較大，不需要特殊設(shè)備，因具廣闊的發(fā)展前景。但該法反應(yīng)溫度高，生成的水性聚氨酯分散體為支鏈結(jié)構(gòu)，分子量較低。

（4）酮亞胺/酮聯(lián)氮法

在預(yù)聚體混合法中，采用水溶性二元伯胺作擴(kuò)鏈劑時，由于氨基與-NCO基團(tuán)反應(yīng)速率過快，難以獲得粒徑均勻而微細(xì)的分散體。擴(kuò)鏈階段若用酮亞胺或酮聯(lián)氮代替二元伯胺進(jìn)行水相擴(kuò)鏈則能解決此問題。酮亞胺由酮與二胺反應(yīng)生成，酮聯(lián)氮由酮與肼反應(yīng)生成。酮亞胺/酮聯(lián)氮與含離子基團(tuán)的端-NCO聚氨酯預(yù)聚體混合時不會過早發(fā)生擴(kuò)鏈反應(yīng)，但遇水時，酮亞胺/酮聯(lián)氮與水反應(yīng)則釋放出二胺/腆，對預(yù)聚體進(jìn)行擴(kuò)鏈，由于受釋放反應(yīng)的制約，擴(kuò)鏈反應(yīng)能夠平穩(wěn)地進(jìn)行，得到性能良好的水性聚氨酯一脲分散液。

酮亞胺/酮聯(lián)氮法適用于由芳香族異氰酸酯制備水性聚氨酯分散液，該法融合了丙酮法、預(yù)聚體混合法的優(yōu)點(diǎn)，是制備高質(zhì)量水性聚氨酯的重要方法。

（5）保護(hù)端墓乳化法

使用酚類、甲乙酮亞胺、毗咯烷酮、亞硫酸氫鈉等封閉劑，將帶有親水性離子基團(tuán)和-NCO封端的聚氨酯預(yù)聚物的端-NCO基團(tuán)保護(hù)起來，使-NCO基團(tuán)失去活性，制成一種封閉式的聚氨酯預(yù)聚體，加人擴(kuò)鏈劑和交聯(lián)劑共同乳化后，制成水性聚氨酯分散液。應(yīng)用時，加熱可使預(yù)聚物端-NCO基團(tuán)解封，-NCO基團(tuán)與擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑反應(yīng)，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚氨酯膠膜。此法對工藝要求頗高，乳液穩(wěn)定性差，關(guān)鍵在于選擇解封溫度低的高效封閉劑。

二、裝修的人推薦什么高分子材料 說甲醛少 是這回事嗎？

所為的有機(jī)高分材料和塑料差不多。

甲醛含量確實(shí)比用油漆的實(shí)木少很多。

而且與實(shí)木的相比更不容易生霉斑，價錢也要比實(shí)木的便宜很多。

拿地腳線為例吧：實(shí)木的最便宜也要12-15元/米；

高分子的只要6元/米左右，最好的不超過18元/米。

三、軟硬段怎么調(diào)節(jié)對水性聚氨酯的影響

1 概述

聚氨酯即由多異氰酸酯與多元醇反應(yīng)而形成的以氨基甲酸酯重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元。聚氨酯樹脂具有軟硬度可調(diào)、耐磨、耐溶劑、耐低溫及與大多數(shù)材料有粘接性等特點(diǎn)，近年來發(fā)展相當(dāng)迅速,而水性聚氨酯則兼具無毒、不易燃燒、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，因而越來越受到人們的重視，開發(fā)并應(yīng)用水性聚氨酯將成為今后聚氨酯工業(yè)的發(fā)展趨勢[1]。

本課題研究的是陰離子型水分散聚氨酯涂層，經(jīng)該涂層處理的織物具有防水透濕的功能。

2 原理

由于聚氨酯樹脂疏水性很強(qiáng)，既不溶于水中，也很難分散于水中，而異氰酸酯基團(tuán)與水的反應(yīng)活性很大，所以直接制備水性聚氨酯很難實(shí)現(xiàn)。因此，要制取水性聚氨酯首先要在聚氨酯大分子鏈上引入親水基團(tuán)(如羧酸基、磺酸基團(tuán))，然后再將其分散于水中，制得水分散聚氨酯[2]。為了提高水性聚氨酯涂層的性能，可在上述體系中引入封閉劑，即封閉劑與預(yù)聚體中的部分異氰酸基(－NCO)反應(yīng)生成氨酯鍵，而氨酯鍵在加熱的條件下又裂解生成異氰酸酯(解封閉)，再與織物上的羥基反應(yīng)生成聚氨酯[3]。這樣就增加了聚氨酯涂層與織物的結(jié)合力。

3 試驗(yàn)

3.1 主要原材料

原料名稱與規(guī)格 生產(chǎn)單位

異氰酸酯 工業(yè)級 大連化工廠或進(jìn)口

聚醚多元醇 工業(yè)級 天津化工三廠

擴(kuò)鏈劑 化學(xué)純 宜興市第二化學(xué)試劑廠

親水劑 化學(xué)純 上海試劑一廠

中和劑 化學(xué)純 上海試劑一廠

丙酮 工業(yè)級 高橋化工二廠

3.2 工藝流程

3.3 制備方法

在不銹鋼反應(yīng)釜中加入已經(jīng)脫水處理的聚醚多元醇(異氰酸酯遇水反應(yīng)生成脲，因此聚醚在使用前要作脫水處理)，在攪拌下加入異氰酸酯和催化劑，升溫至一定溫度，保溫1個小時,制得預(yù)聚體。將預(yù)聚體用丙酮稀釋，加入擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈并使聚氨酯大分子鏈上引入親水基團(tuán)，中和后使其成為離子體，最后加水乳化，脫去溶劑后制得水性聚氨酯涂層。

4 產(chǎn)品性能

產(chǎn)品性能見表1。

表1 鐵錨111、112、113水分散聚氨酯涂層性能

5 應(yīng)用

水性聚氨酯可廣泛用作尼絲紡、真絲、棉、帆布、滌棉等織物的涂層。經(jīng)涂層整理后的織物具有防水透濕、表面柔軟、富有彈性的功能。該涂料適用于做滑雪衫、風(fēng)雨衣、茄克衫等服裝面料及帳篷、防油布等工業(yè)用布,也可用于混紡織物仿毛整理，是一種高檔的整理劑。

6 結(jié)果與討論

6.1 －NCO/－OH值的確定

芳香族異氰酸酯的苯環(huán)結(jié)構(gòu)與擴(kuò)鏈劑組成了聚氨酯大分子鏈中的硬段，使材料具有剛性和強(qiáng)度。大分子量的聚醚多元醇具有柔軟性，有很低的玻璃化溫度，構(gòu)成了聚氨酯大分子鏈中的軟段，使材料具有柔軟性。不同的異氰酸酯與羥基比可得到不同性能的材料，如－NCO/－OH值減小，柔軟性增加；－NCO/－OH值增大，剛性增大，提高材料的剛性和牢度。此外，透濕性與－NCO/－OH值有關(guān)，－NCO含量增多，擴(kuò)鏈劑中的親水基團(tuán)量增大，透濕率增大;但其過多，成膜后會手感發(fā)粘。當(dāng)－NCO/－OH=1/2時，分子鏈兩端以－OH結(jié)尾，聚合度最小。當(dāng)－NCO/－OH=2，分子鏈兩端以－NCO結(jié)尾，同樣聚合度也是最小。當(dāng)－NCO/－OH=1時，無限度聚合，反應(yīng)難于控制。－NCO/－OH對涂層質(zhì)量的影響見表2。

標(biāo)簽：聚氨酯軟硬水性