水性聚氨酯的性质、用途及合成工艺解读.ppt

水性聚胺脂的性质、用途及合成 用到的数据库 CNKI数据库 万方数据库 维普数据库 水性聚氨酯 定义 特点 用途 原料 合成 发展前景 水性聚氨酯定义 水性聚氨酯(Water borne Polyurethane，简称WBPU水性聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，是指大分子主链上含有重复氨基甲酸酯单元，除了含有大量的氨酯键外，还可能含有酯键、醚键、脲键、脲基甲酸酯键、异氰脲酸酯键、不饱和双键、大分子问的氢键等¨ J。聚氨酯是以聚酯或聚醚组成的柔性软段和以氨基甲酸酯、脲基等刚性硬段交替连接而成的嵌段聚合物；软、硬链段的热力学不相容性，软段和硬段在聚合物中各自聚集，形成软段相和硬段相，发生微相分离包括聚氨酯水溶液，水分散液和水乳液3种。 特点 水性聚氨酯以水性聚氨酯树脂为基料，水为分散介质。水性聚氨酯以乳液(粒径10-5m，外观乳白色)和分散液(粒径10～～10-7 m，外观半透明)居多，溶液很少，其中乳液和分散液区分并不严格。水性聚氨嘴，除保留了传统溶剂型聚氨酯的一些优良性能如良好的酬用性、柔韧性、俐低温性、耐疲劳性和高光泽、高粘结性等外，还具有易沈、防燃、防爆、无毒、不污染环境等优点，随着人们环保意识的增强，水性聚氨酯越来越受到人们的关注，其发展前景极为广阔。但是水性聚氨酯也具有某些缺点，比如涂膜耐水性不好，硬度不高，机械强度不高等，需要加以改性 用途 由于聚氨酯具有独特的微相分离结构，所以具有优异的弹性、耐磨性、抗冲击和拉伸等性能，已经广泛应用于涂料、橡胶、黏合剂、纤维、软质泡沫塑料、硬质泡沫塑料、保温材料、合成皮革、防水材料、铺装材料等；而且聚氨酯材料还具有良好的生物相容性和优良的抗老化性能，也可作优异的医学功能高分子材料。近年来，研究者们将其应用于心血管系统和人造器官等 原料 聚醚二元醇(PPG，分子量为2000和1000)(工业品，韩困爱敬公司生产)，2，4一甲苯二异氰酸酯(TDI)(分析纯，上海化学试剂公司)，二羟甲基丙酸(DMPA，工业品，美国进121)，丙酮(工业品)， 2一甲基～2一氨基7丙醇 (AMP．95)。 合成 制备水性聚氨酯的主要方法有：丙酮法、预聚体直接分散法、熔融分散法、 酮距胺法和酮丫嗪法等按照水性化方法不同，水性聚氨酯的制备又可以分为内乳化法和外乳化法。内乳化法，又称自乳化法，是因聚氨酯链段中含有亲水性成分，无需乳化剂即可得到稳定的乳液的方法。外乳化法，又称强制乳化法，若分了链中仅含少量或者不含亲水性链段或基团必须添加乳化剂，凭借外力进行乳化。 丙酮法 亲水的异氰酸酯预聚物和扩链剂的扩链反应在溶剂丙酮中进行，故称之为丙酮法。由于聚合物的合成反应在均相的溶液中进行，故再现性很好。水性聚氨酯树脂合成好以后，再加水乳化，最后减压抽出丙酮溶剂就可得到粒径较小的聚氨酯分敞体。这种方法是经典的方法，浚方法的优点是试验重现性好，得到的聚氨酯水分散体粒径小，稳定性好：但该方法也有缺点，那就是试验过程中丙酮的大量使用，而且攮后还得将丙酮减压抽出，制备工艺复杂，生产成本较大。 预聚体直接分散法 该方法是合成聚氨酯分散体的一个普通方法。先制得亲水性的预聚体，当然预聚体含有游离的异氰酸酯基团，然后将预聚体和水混合，扩链反应是预聚体和扩链剂在水中进行。本人在这种方法基础上对此方法进行了改进，得到了一种方法把它罩尔之为边扩链边分散法，运用这种方法成功合成了长期稳定的水性聚氨酯分散体，而且在合成过程中不使用溶剂，简化了制备工艺，节约了合成成本．这对工业7I-产是非常重要的。 熔融分散法 将聚酯或聚醚二醇、叔胺和异氰酸酯在熔融状态下制备预聚体，用过量尿素终止生成亲水性的双缩二脲离聚物，在将其在甲醛水溶液中分散，使发生羟甲基阳离子型水性聚氨酯发生反应。 外乳化法 外乳化法是最早使用的制备水性聚氯酯的方法，它是1953年美国Du Pont公司的、V Yandott发明。选取制成适当分子量的聚氨酯预聚体或其溶液，然后加入乳化剂，在强烈搅拌下强制性地将其分散于水中，制成聚氨酯乳液或分散体。外乳化法工艺简单，但存在以下缺点：(1)在分散阶段需要强力搅拌设备，搅拌工艺对分散液性能影响很大；(2)制得的分散液粒径较大，一般大于1．0m，粒径分布宽，储存稳定性差；(3)乳化剂的存在影响成膜后胶膜的耐水性、强韧性和粘结性等力学性能。 自乳化法 自乳化法是在制备聚氨酯分散液的过程中引人亲水性成分，不需添加乳化剂，制得的分散液粒径较小，且分布较窄，分散液储存稳定，成膜后胶膜的力学和其它应用性能优良。其中，如何将适当的亲水性基团引入聚氨酯分子结构，且将其良好的分散于水中，是制备聚氨酯水分散液的关键。亲水基团可通过多元醇或扩链剂在制备过程中导人聚氨酯分子结构中，一般多借助含亲水基团扩链引入硬段中。根据分子结构上亲水基团的类型，自乳化型水