【集萃網(wǎng)觀察】一．前言 聚氨酯(PU)涂層膠有很多優(yōu)點。如涂層薄、彈性好、粘著性好、不發(fā)粘、手感柔軟、強(qiáng)度大、耐磨性好、防水性好，還可形成很薄的微孔性膜，具有透濕、透氣性。 美國、英國、日本等使用的聚氨酯涂層膠有溶劑型和水系兩大類。從國外資料看[1]，1983年用于涂層方面的聚氨酯80%是溶劑型的。我國目前生產(chǎn)的聚氨酯涂層膠幾乎都是溶劑型的，對于水性聚氨酯乳液，尤其作為紡織物防水、透氣涂層用的聚氨酯乳液的研究不多，其乳液的化學(xué)性質(zhì)和合成方法的技術(shù)資料很少公開報道。鑒于進(jìn)口水溶性聚氨酯在織物涂層方面所顯示的優(yōu)良性能，開發(fā)這種新型涂層劑勢在必行。 國外制備聚氨酯乳液的方法有；外乳化法、自乳化法二種。自乳化法的優(yōu)點是分散不需強(qiáng)剪切攪拌；有較好的顆粒均勻度；比較好的分散穩(wěn)定性，水被蒸發(fā)后膜對水的敏感性下降。制備自乳化水性聚氨酯乳液是在大分子上引入親水基團(tuán)。引入方法是加一種比較特殊的物質(zhì)，這種物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中含有離子基團(tuán)或離子基團(tuán)母體或其它親水基團(tuán)。這些特殊物質(zhì)被稱為親水單體或內(nèi)乳化劑。國內(nèi)還根本沒有這種內(nèi)乳化劑，故本文參考了幾篇專刊文摘[4]，進(jìn)行了半年多的實驗 摸索，最后較成功地合成出了一種顆粒比較小(＜1μ）穩(wěn)定性優(yōu)良、具有一定力學(xué)性能的新型水系聚氨酯乳液，并用于紡織品的涂層領(lǐng)域，在對丙烯酸酯防水涂層粘合劑的改性方而顯示了優(yōu)良性能。
二．合成 (一)操作簡述 在裝置中加40克聚醚(2000分子量)，在100℃下減壓蒸餾(真空度67mmHg)l小時，除去微量的水。 然后在另一裝置中加18克苯(約18毫升)，6.96克甲苯二異氰酸酯 (約5.8毫升)，用氮氣保護(hù)，在78-80℃反應(yīng)3.5小時，得棕黃色透明預(yù)聚體。 取20克預(yù)聚體于反應(yīng)后一裝置中，加0.2克乙二醇，在35℃反應(yīng)30分鐘。在氮氣下，在溫度低于5℃時滴加40毫升丁酮與O.7毫升二乙烯三胺的混合液，25分鐘滴加完畢；再滴加8毫升丁酮與0.6毫升環(huán)氧氯丙烷的混合液，10分鐘加畢，滴加15毫升丁酮與0.66克順丁烯二酸酐的混合液，10分鐘加畢；在50℃反應(yīng)60分鐘；再在室溫下加0.2克氫氧化鈉和40毫升蒸餾水，得乳白色液體。在溫度5O℃減壓蒸餾(真空度9mmHg)除溶劑，得與水無限稀釋的PU乳液。 (二)PU乳液的幾種物理性質(zhì) 表l PU乳液的幾種物理性質(zhì) 三．性能測試、結(jié)果討論 (一)聚氨酯乳液(PU)與丙烯酸酯涂層粘合劑乳液(PA)共混性和混液穩(wěn)定性。 1．DSC分析(示差掃描量熱計) PU/PA共混物的DSC實驗曲線得到玻璃化溫度，如表2。 表2 PU/PA共混合物的玻璃化溫廢 從試驗結(jié)果看，PU和PA乳液的共混是相容性好的共混[2]。因為它們不同比例的共混液都只有一個玻璃化溫度�；煲涸跍囟�8-43℃放置長達(dá)半年之久仍未見任何異常現(xiàn)象. 2.動態(tài)粘彈分析 PU/PA共混物的動態(tài)粘彈實驗與DSC結(jié)果一致，見圖1。 條件；頻率；110赫茲 升溫速度；3度/分 結(jié)果；PU︰PA=6︰1 T；-7.3℃ (二)PU/PA共混液膜的拉伸性能 1． 高分子聚合物拉伸時其應(yīng)力-應(yīng)變曲線（δ-ε）可以概括為以下五種；見圖2。 不難推論，作為防水涂層粘合劑，若要得到高耐水壓涂層織物，從涂層劑本身考慮，膜應(yīng)具有一定的強(qiáng)度。但作為紡織品，兼顧服用的舒適性等問題，膜要有一定的彈性，反應(yīng)在δ-ε曲線上應(yīng)是硬而韌的膜。 2.PU/PA共混液膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖3。其測試的數(shù)據(jù)見表3。 儀器:日本島津DSS一500萬能材料試驗機(jī) 實驗條件:夾間距 lOmm 有效面積 5×lOmm2 溫度 2O℃ 濕度 65% 下降速度 30mm/min 表3 PU/PA共混液膜的拉伸性能 不難看出，PU含量越大(共混液中)，材料越接近硬而韌的膜。按推論耐水壓應(yīng)趨于增大，實際測試結(jié)果正是如此。 (三)防水涂層試驗、結(jié)果討論 1．試驗用設(shè)備 瑞士進(jìn)口涂層機(jī)；浸軋液設(shè)備；沾水性測試裝置；耐水壓測試裝置等。 2．涂層工藝 基布；市售尼龍塔夫綢 工藝；預(yù)軋防水劑(三浸三軋)→烘干(100℃×l.5分) →涂層→預(yù)烘(110℃×l分) →焙烘(150℃×3分) 軋防水劑條件；壓力5kg/cm2，軋液率80%。 刮刀式干法涂層； 涂層劑配方；涂層劑50克；增稠劑0.4%，消泡劑0.2%；前處理防水劑Livozol N-750，濃度25克/升。 注；在調(diào)漿時先將增稠劑用水調(diào)勻，再加粘合劑攪勻。 涂層織物性能測試結(jié)果見表4，從測試結(jié)果看，也證明了越接近硬而韌的膜，其涂層后織物的耐水壓越高，同時說明了PU對PA耐水壓有明顯改善。 一般涂層織物的涂布量在15～25g/m2，甚至有時達(dá)40 g/m2，而我們利用PU改性PA后進(jìn)行一次性涂布涂布量在7 g/m2左右，共混液中PU︰PA=1︰6，就可比純PA涂層織物的耐水壓提高近一倍。 表4 防水涂層試驗結(jié)果 四、結(jié)論 1.本文合成了自交聯(lián)、自乳化的水性聚氨酯乳液PU。制備的乳液顆粒均勻且小，穩(wěn)定性優(yōu)良，可用于紡織品的防水涂層領(lǐng)城，其應(yīng)用有待于開發(fā)。 2.本文制備的PU和丙烯酸酯防水涂層粘合劑乳液PA的共混是相容性好的共混，其共混亦有優(yōu)良的性穩(wěn)定性。 3.本文制備的PU可以較明顯改善PA的耐水壓性、耐洗性、手感、涂層織物無發(fā)自現(xiàn)象。 參考文獻(xiàn) [l]Johnt.Lermani;J.of Coating Fabric. 14(4)1985 [2]《高分子物理》第1版，復(fù)且大學(xué)出版社，1983年 [3]Jpn.Kokai 7873293 [4]J.p.7917358
來源: 印染在線 作者：姜煒、解如阜、張鈞(天津紡織工學(xué)院)
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