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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

图 1 不同 NPG 用量的 4 种乳液粒径分布图

中和成羧酸铵盐后，由于离子间的作用力，所以中和后 当 NPG 含量≥2%时，乳液膜的抗水性变差，乳液膜的
预聚体的黏度增大，为高粘度的黏稠液。 在相对分子质 吸水率由 11.9%增加到 22.8%。
量相差不大的情况下， 分子链是否支化以及支链的长 引入的甲基侧链对乳液膜的抗水性，理论上可以
[4]
度如何对预聚体的黏度是有影响的 。NPG 是带 2 个甲 起到双重的作用：（1） 一方面由于甲基侧链的憎水性
基支链的二元醇， 根据乳液 1.2 合成方法， 通过 NPG 使乳液膜的疏水性增强；（2）甲基侧链可使-COOH 基
的-OH 与 IPDI 的-NCO 反应， 在预聚体中引入甲基支 团脱离链的缠绕与包围， 增加与 TEA 中和成盐的几
链，提高预聚体的支化度，即在预聚体中引入的甲基支 率， 从而使得水分子容易在乳液膜的表面上铺展开，
链在一定程度上可以有效的阻碍大分子链的 （由于离 致使乳液膜抗水性变差，吸水率提高。 显然这是 2 种
子间的静电作用）靠近、缠绕，使得大分子链间的距离 相反的作用。 根据实验结果表 1， 当 NPG 含量≥2%
增大、作用力减小，宏观上表现为黏度降低。 通常短支 时，24 h 吸水率明显提高，乳液膜抗水性开始变差。 说
链越多、黏度越低。 因此实验结果表 1 显示：随 NPG 含 明当 NPG 含量≥2%时，（2）对乳液膜的抗水性影响明
量的增加，预聚体的黏度不断降低。 显增强。 而当 NPG<2%时乳液膜具有较好的抗水性。
由于合成得到的 WPU 是离子型聚合物， 亲水单
2.2 二元醇甲基支链结构的影响
体 DMPA 含量对乳液粒径、分散程度和黏度都有直接
的影响 [5-6] ，因此实验中 DMPA 含量均为总投料的 5%。 在投料比与 NPG 相同、不添加任何有机溶剂降黏
在 DMPA 含量均为总投料 5%的情况下， 预聚体支化 的情况下， 分别用结构不同的二元醇 TMPD 和丙二
度的提高， 即引入的 甲基 支 链同 时也 可 使预 聚体- 醇，按照 1.2 乳液合成方法，得到 TMPD 类型乳液。 用
COOH 基团脱离大分子链的缠绕与包围, 提高与 TEA TMPD 取代 NPG，在相同比例的取代量下，TMPD 类型
接触碰撞的机会，便于中和成盐，从而使预聚体的亲 与 NPG 类型预聚体黏度对比见表 2，其乳液粒径及分
水性增强、可以稳定的分散在水中，形成比较均匀的 布见图 2。
乳液。 从实验结果图 1 可知：当 NPG 含量≤2%时即可 与 NPG 类型相比，TMPD 与 NPG 结构类似，但比
得到分布窄（PDI 在 0.278 nm 以内）、粒径分布均匀的 NPG 多 1 个甲基支链。显然同等条件下，TMPD 类型预
乳液。 聚体的支化度要高于 NPG 类型。因此实验结果表 2 显
亲水单体 DMPA 含量对 WPU 胶膜的耐水性影响 示：TMPD 类型预聚体的黏度低于 NPG 类型， 乳液粒
较大 。 试验中亲水单体 DMPA 含量是相同的，理论上 径也明显小于同等条件下 NPG 类型的乳液（如图 2）。
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乳液膜的抗水性应相差不大。 但是试验结果表 1 显示 而丙二醇不带甲基支链、是直链结构，所得预聚体不

分析测试 ANALYSIS AND TEST 21