Page 51 - 涂层与防护2019-01
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郝伟，等：不同软段水性聚氨酯在合成革表面处理中的性能研究
生态革和超细纤维合成革的市场需求将会高速增长， 异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚四亚甲基醚二醇
[1]
成为行业未来的主流和发展重点 。 合成革表面处理 （PTMG，Mn=2 000）、 聚 己 二 酸 新 戊 二 醇 酯 （PNA，
剂，又名合成革涂饰剂，作为合成革顶层，要求表处剂 Mn=2 000）、聚 己 内 酯 （PCL，Mn=2 000）、 聚 碳 酸 酯
具有较好的物理性能，如耐水、耐溶剂、耐水解、耐磨 （PCDL，Mn=2 000）、二羟甲基丙酸（DMPA）、三 羟 甲
[2]
等 。 水性聚氨酯高分子链中存在氨基甲酸酯基、脲基 基丙烷（TMP）、二丁基锡二月桂酸酯（DBTDL）、丙酮
甲酸酯基、脲基酯基、醚基、酮基、苯环等一系列多功 （Ac）、三乙胺（TEA）、乙二胺（EDA）、丙酮（Ac）：以上
[3]
能基团 ，从而使其具有耐水性、耐皱褶性，透湿、透气 皆为工业品； 去离子水： 自制。 配方中基材润湿剂
性能。 然而，面向合成革表面处理用的高耐水、高耐 (YMT-329)、手感剂(YMT-710)、流平剂(YMT-352)、消
磨、耐水解等特性的水性树脂十分缺乏，成为限制水 泡剂(YMT-322)、高效增稠剂、固化剂，均来自优美特
性聚氨酯在合成革表处剂中应用的主要原因之一，因 （北京）环境材料科技股份公司。
[4]
此高性能合成革表面处理用水性树脂亟需开发 。
1.2 不同软段水性聚氨酯的合成
本研究采用 4 种同等相对分子质量、具有不同软
段结构的二元醇，即聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚己 将 DMPA、二元醇真空脱水后，倒入带有回流冷
二酸新戊二醇酯 (PNA)、 聚己内酯 (PCL)、 聚碳酸酯 凝器、氮气、温度计的四口搅拌器中。 依实际配方加
(PCDL)，成功合成了一系列水性聚氨酯。测定并分析了 入 IPDI，缓慢升温，滴入 DBTDL 继续反应 1~3 h，然
水性聚氨酯的耐水性、耐热性能、力学性能，探讨了软 后加入 TMP，反应 1 h，直至异氰酸酯含量达到化学
段链结构对于水性聚氨酯胶膜的全方面性能影响，将 计量的理论值，期间可适量加入 Ac 调整黏度。 降低
其应用于合成革表面处理，着重分析对于水性聚氨酯 温度， 加入计量的 TEA 进行中和约 30 min， 在高速
合成革表面处理应用性能的影响，对于开发水性合成 搅拌分散条件下加入去离子水，乳化分散 20 min。 乳
革表面处理用水性聚氨酯提供开发思路和试验依据。 化结束后，缓慢滴入 EDA 的去离子水稀释液，使分
散体中剩余的异氰酸酯完全反应， 并减压蒸馏去除
1 实验部分 体系中的残留溶剂，得到稳定的水性聚氨酯。 4 个水
性聚氨酯的原料构成如表 1 所示。
1.1 主要原料
表 1 水性聚氨酯的原料组分表
c
b
编号 软段类型 a 硬段含量 /% DMPA 质量分数 /%
WPU1 PTMG 56.2 3.8
WPU2 PNA 55.9 3.8
WPU3 PCL 57.5 3.9
WPU4 PCDL 56.8 4.1
注：a 若无特殊说明，全文中 WPU1 代表 PTMG 为软段合成的水性聚氨酯，PTMG 基亦代表 PTMG 为软段合成的水性聚氨酯，以
此类推；
b 硬段含量=硬段质量/固体质量×100%；
c DMPA 质量分数=DMPA 质量/预聚体质量×100%。
司 ；粒 度 分 析 仪 （LS 13320）：贝 克 曼 库 尔 特 商 贸 （中
1.3 分析与测试
国）有限公司；FT-IR（Tensor 27）：德国 Bruker 公司；热
1.3.1 试验设备 重仪（SDT Q600）：美国 TA 公司。
电子天平 （ME204）： 梅特勒-托利多国际有限公 1.3.2 测试方法
司；真空干燥箱（YZF6022）：上海姚氏仪器设备厂；电
（1）水性聚氨酯黏度测试
子拉力机（UTM6000）：深圳三思纵横科技股份有限公
按 标 准 GB/T 2794-2013 使 用 Brookfield 黏 度 计
探索研究 RESEARCH AND DEVELOPMENT 35
