2.4中和劑用量(中和度)的影響[YingXiang]

制備[ZhiBei]PUD通常采用[CaiYong]不含活性氫的叔胺作為中和劑，本試驗[ShiYan]選擇三乙胺作為中和劑，表4和圖4為不同中和劑加量對PUD性能[XingNen]的影響[YingXiang]試驗[ShiYan]結(jié)果。

圖4不同中和度制備[ZhiBei]的PUD的平均粒徑

表4和圖4結(jié)果表明，在一定中和范圍內(nèi)隨著中和度的增加，體系的粒徑變小，透明度提高，分散穩(wěn)定性提高，體系黏度也有所增加，但中和度太大，則胺味比較重。

2.5擴(kuò)鏈劑對PUD水分[ShuiFen]散性及其性能[XingNen]的影響[YingXiang]

通常，制備[ZhiBei]PUD采用[CaiYong]的擴(kuò)鏈劑為二官能度或三官能度的醇或胺，表5為采用[CaiYong]相同的預(yù)聚物，不同擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈分散所制備[ZhiBei]的PUD的試驗[ShiYan]結(jié)果。

表4三乙胺用量對PUD的水分[ShuiFen]散性的影響[YingXiang]

表5不同擴(kuò)鏈劑對PUD性能[XingNen]的影響[YingXiang]

試驗[ShiYan]表明，采用[CaiYong]二官能度或三官能度的醇或胺，均可順利完成擴(kuò)鏈反應(yīng)[FanYing]。但采用[CaiYong]二元胺擴(kuò)鏈，由于生成的PUD中存在脲鍵，氫鍵作用加強(qiáng)，使得涂膜的強(qiáng)度比二元醇制備[ZhiBei]的PUD大(表現(xiàn)為硬度增大)，此外，采用[CaiYong]胺擴(kuò)鏈生成的PUD，其分子末端為—NH2，而醇擴(kuò)鏈的末端為—OH，使得采用[CaiYong]胺擴(kuò)鏈的PUD體系的pH值比醇擴(kuò)鏈的明顯要高。同時試驗[ShiYan]結(jié)果表明，采用[CaiYong]二乙烯三胺和異佛爾酮二胺擴(kuò)鏈制備[ZhiBei]的PUD，其涂膜的柔韌性較差，而硬度相對提高。

2.6反應(yīng)[FanYing]時間及反應(yīng)[FanYing]溫度對PUD合成的影響[YingXiang]

表6和表7及圖5分別為預(yù)聚物合成的反應(yīng)[FanYing]時間和溫度對PUD水分[ShuiFen]散性影響[YingXiang]的試驗[ShiYan]結(jié)果。

表6預(yù)聚物反應(yīng)[FanYing]時間對PUD水分[ShuiFen]散體性能[XingNen]的影響[YingXiang]

注:預(yù)聚物保溫反應(yīng)[FanYing]時間為5h

表7預(yù)聚物反應(yīng)[FanYing]溫度對PUD水溶性的影響[YingXiang]

注:預(yù)聚物保溫反應(yīng)[FanYing]時間為5h

圖5反應(yīng)[FanYing]時間與預(yù)聚物—NCO值之間的關(guān)系

由表6、表7和圖5可知，制備[ZhiBei]聚氨酯[JuAnZhi]預(yù)聚物選擇反應(yīng)[FanYing]溫度在80～90℃，保溫反應(yīng)[FanYing]時間在4～6h之間為宜，在此條件下，—NCO和—OH已基本反應(yīng)[FanYing]完全，制備[ZhiBei]的PUD樹脂的水分[ShuiFen]散性比較好。

2.7水性聚氨酯[JuAnZhi]分散體(PUD)樹脂的DSC分析

聚氨酯[JuAnZhi]可看作是一種含軟鏈段和硬鏈段的嵌段共聚物，通常軟段由聚合物多元醇(通常為聚醚或聚酯二醇)組成，硬段則由多異氰酸酯和短鏈二胺以及含離子的短鏈物質(zhì)及短鏈二醇組成[1，6-8]。由于兩種鏈段的熱力學(xué)不相容性，會產(chǎn)生微觀相分離，在聚合物基體內(nèi)部形成相區(qū)或微相區(qū)。Cooper.S.L等人于1966年首先提出以兩相形態(tài)學(xué)概念來解釋聚氨酯[JuAnZhi]材料獨特的性能[XingNen]和粘彈性行為[1，7]。在聚氨酯[JuAnZhi]材料分子結(jié)構(gòu)中由于存在氨基甲酸酯，脲基、酯基、醚基等而產(chǎn)生廣泛的氫鍵，其中氨基甲酸酯鍵和脲鍵產(chǎn)生的氫鍵對硬段相區(qū)的形成有較大的貢獻(xiàn)，聚氨酯[JuAnZhi]的硬段起增強(qiáng)作用，提供多官能度的物理交聯(lián);軟段基本被硬相區(qū)交聯(lián)，但是活動相對大一些。聚氨酯[JuAnZhi]具有既堅硬又柔韌的獨特性能[XingNen]和范圍寬的物理機(jī)械性能[XingNen]正是由于微相區(qū)形成的結(jié)果。水性聚氨酯[JuAnZhi]分散體分子結(jié)構(gòu)和通常的聚氨酯[JuAnZhi]聚合物類似，成膜后在微觀上也存在著微相分離，圖6是本研究制備[ZhiBei]的PUD涂層的DSC譜圖。PUD涂膜的DSC譜圖表明，在-25～-40℃處和50～80℃處存在兩個明顯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，其中低轉(zhuǎn)變溫度(Tg1)為PUD的軟相區(qū)的Tg，高轉(zhuǎn)變溫度(Tg2)為PUD的硬相區(qū)的Tg。由于PUD存在一個低溫Tg1(通常在0℃以下)，這就是PUD具有低溫成膜性和低溫柔韌性。

2.8水性聚氨酯[JuAnZhi](PUD)樹脂及其的性能[XingNen]指標(biāo)

本試驗[ShiYan]制備[ZhiBei]的脂肪族水性聚氨酯[JuAnZhi]樹脂的主要技術(shù)指標(biāo)見圖6聚醚基PUD的DSC譜圖

表8，由其配制的水性木器清漆技術(shù)指標(biāo)見表9。

表8水性聚氨酯[JuAnZhi]分散體(PUD)樹脂主要性能[XingNen]指標(biāo)

表9聚氨酯[JuAnZhi]水性木器清漆主要性能[XingNen]指標(biāo)

3結(jié)語

(1)采用[CaiYong]異佛爾酮二異氰酸酯、聚合物二元醇和二羥甲基丙酸為主要原料，采用[CaiYong]預(yù)聚物法工藝，可制備[ZhiBei]出性能[XingNen]優(yōu)異的、分散穩(wěn)定的脂肪族聚氨酯[JuAnZhi]水分[ShuiFen]散體樹脂(PUD);

(2)聚合物二元醇的種類及相對分子質(zhì)量大小對PUD的水分[ShuiFen]散性、貯存穩(wěn)定性以及涂膜性能[XingNen]有著重要的影響[YingXiang];

(3)預(yù)聚物中的n(—NCO)∶n(—OH)比對于PUD合成穩(wěn)定性、水分[ShuiFen]散性及涂膜的物理機(jī)械性能[XingNen]有很大的影響[YingXiang];

(4)PUD中羧基含量是影響[YingXiang]PUD水分[ShuiFen]散穩(wěn)定性的主要因素之一，隨著羧基含量的增加，PUD粒徑減小，透明度增加，水分[ShuiFen]散性提高，但黏度增加;

(5)中和度對PUD的水分[ShuiFen]散性有影響[YingXiang];

(6)胺類擴(kuò)鏈劑比醇類擴(kuò)鏈劑所制備[ZhiBei]的PUD水分[ShuiFen]散性好且硬度高;

(7)DSC分析表明PUD涂膜微觀結(jié)構(gòu)存在硬相域和軟相域的微相分離，粒徑及其分布測定結(jié)果表明，通過合理設(shè)計配方完全可以制備[ZhiBei]出粒徑在20～100nm的典型的聚氨酯[JuAnZhi]水分[ShuiFen]散體樹脂;

(8)本試驗[ShiYan]制備[ZhiBei]的硬質(zhì)脂肪族水性聚氨酯[JuAnZhi]分散體樹脂綜合性能[XingNen]優(yōu)異，可以用于木材、金屬以及塑料等基材表面的涂覆。