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李金燕，等：NPG 用量对 IPDI 预聚体水分散性和力学性能的影响
0 引言 在装有搅拌器、 温度计和冷凝管的四口瓶中，以
低聚物二元醇（PTMG-2000）、IPDI 和 DMPA 为主要原
溶剂型聚氨酯由于对环境造成的污染较大，不能 料， 在低聚物二元醇与 IPDI 投料比相同的条件下，加
满足目前环境保护的要求， 使用范围受到一定的限 入不同量的 NPG，在 DBT 的作用下，于一定温度下反
[1]
制 ，因此制备无需添加有机溶剂（ＶＯＣ）的水性聚氨 应至体系中-NCO 含量达到理论值， 制得含-COOH、
酯（WPU）是从源头上解决环境污染问题的绿色化学 带甲基支链结构、-NCO 封端的预聚体。 在不填加任何
研究,具有重要的意义。 有机溶剂降粘的情况下，预聚体温度降低至 60 ℃，加
根据前期研究结果，选用多支化度的聚酯二醇与 三乙胺（TEA）成盐，之后加一定量的水进行剪切乳化，
二异氰酸酯为主要原料合成聚氨酯预聚体具有黏度 再加乙二胺（EDA）扩链、乳化，制得水性聚氨酯乳液，
[2]
低、分散时不需加或少加有机溶剂降黏的特性 。但是 密封保存。
由于聚酯二醇端-OH 活性问题， 存在乙二胺扩链不
1.3 表征方法
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够、分散体无弹性、力学性能差等问题 。为此，本研究
以前期的研究结果为基础， 从预聚体的结构入手，选 用 NDJ-79 黏度计，一定温度下以转速 30 r/min 测
用具有多甲基支链结构的二元醇与 IPDI 反应， 在预 定黏度。 用 Autossizer Loc 粒度分布仪测定乳液粒径分
聚体中引入甲基支链，合成含-COOH、-NCO 封端、具 布。 将 WPU 乳液膜制成哑铃型标准试条， 用 Instron
有甲基支链结构特点的预聚体。 研究二元醇的用量对 1185 万能材料试验机， 按照 GB/T13525-92 方法测试,
预聚体黏度和水分散性的影响，以实现预聚体水分散 拉伸速度 200 mm/min。 抗水性实验：将室温干燥 24 h、
时无需添加有机溶剂降粘、满足环境保护的要求。 质量为 m 0 的乳液膜放入蒸馏水中浸泡 24 h 取出，擦干
m-m 0
表面水后质量为 m，计算吸水率 ×100% 。
1 实验部分 m 0
1.1 主要原料及仪器 2 结果讨论
聚四氢呋喃醚（PTMG-2000）：化学纯，烟台华大 2.1 NPG 含量对预聚体黏度和乳液粒径的影响
化工有限公司；异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）:进口工业
选 用 PTMG-2000 作 为 低 聚 物 二 元 醇 ， 分 别 加 入
品；二羟甲基丙酸（DMPA），新戊二醇（NPG）、2,2,4-三
0.5%、1%、2%和 5%的 NPG， 按照 1.2 乳液合成方法，
甲基-1,3-戊二醇（TMPD）、丙二醇：分析纯，上海沪市
依次得到 1#、2#、3# 和 4#4 种乳液。 4 种乳液低聚物二
试剂公司；乙二胺（EDA）、三乙胺（TEA）、二月桂酸二
元醇与 IPDI 投料比均相同，在不添加任何有机溶剂降
丁基锡（DBT）：分析纯，北京化工三厂。
粘的情况下，NPG 含量对预聚体黏度和水分散性的影
黏度计（NDJ-79）：英国 Instron1185 型万能材料试
响见表 1。
验机；美国 PE 公司 Autossizer Loc 粒度分布仪。
由表 1 可知，NPG 含量为 0 时， 在不添加任何有
1.2 聚氨酯乳液的合成方法 机溶剂降粘的情况下，预聚体由于黏度太高，无法分
表 1 NPG 含量对预聚体黏度和水分散性的影响
w（NPG）/ %
项目
0 0.5 1 2 5
预聚体黏度（80 ℃）/（mPa · s） / 1 360 880 650 168
水分散性 无法分散 可以分散 易分散 易分散 易分散
乳液外观 / 透明 透明 乳白色 乳白色
吸水率（24 h）/% / 8.1 11.9 19.3 22.8
现象 / 不泛白 不泛白 泛白 泛白
散在水中；而加入 NPG 后，同样在不添加任何有机溶 易分散在水中，乳液粒径及其分布如图 1 所示；但是
剂降黏的情况下，预聚体却可以分散在水中，并且随 当含量≥2%时，乳液膜的抗水性开始变差（表 1）。
NPG 含量的增加、预聚体的黏度不断降低，预聚体越 根据乳液合成方法，当预聚体的-COOH 与三乙胺
20 分析测试 ANALYSIS AND TEST
