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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

表 2 相同含量下 TMPD 类型与 NPG 类型预聚体黏度对比
TMPD/NPG 含量/%
项目
0.5 1 2 5
TMPD 类型（80 ℃）/（mPa · s） 1 305 806 615 154
NPG 类型（80 ℃）（/（mPa · s） 1 360 880 650 168

具有甲基支链结构的特点，在不添加任何有机溶剂降 将 TMPD 含量控制在 5%以内， 即可使预聚体的黏度
黏的情况下，预聚体由于黏度太高却无法中和、分散 降低、亲水性增强，便于分散在水中。 因此合成具有多
在水中。 甲基支链结构特点的预聚体，与选用多支化度的聚酯
因此通过 TMPD 实验结果可以进一步说明：在预 二醇与二异氰酸酯为主要原料合成的聚氨酯预聚体 [1]
聚体合成中， 用多甲基支链结构的二元醇与 IPDI 反 同样具有黏度低、分散时不需加有机溶剂就可分散在
应，在预聚体中引入甲基支链，提高预聚体的支化度， 水中的特性。

图 2 TMPD 类型 4 种乳液粒径及其分布
报道不同。聚氨酯（PU）自身是疏水性物质，为使其良好
2.3 合成路线的影响
的分散在水中， 通常用 DMPA 在 PU 分子链上引入亲
[8]
根据文献报道 ,用一步法和两步法合成得到的 水基团-COOH。 所以在 DMPA 含量相同的实验条件
乳液其粒径、黏度和乳液膜的性能等均有所不同。 为 下，预聚体的水分散性与引入的甲基支链有关。 因为甲
此进行了合成路线的研究。 一步法:将低聚物二元醇、 基支链的引入便于-COOH 基团较好的与 TEA 成盐。实
二异氰酸酯、 亲水单体 DMPA 和 NPG 等主要原料同 验不论选用哪种合成路线， 在预聚体中引入的甲基支
时加入四口瓶中反应，成盐、乳化扩链；两步法：聚酯 链不会有较大的差异， 因此实验结果表现为合成路线
二醇、二异氰酸酯和 NPG 反应一段时间，再加亲水单 对预聚体的水分散性影响不大。
体 DMPA 继续反应，成盐、乳化扩链。 其结果见表 3。
2.4 NPG 含量对力学性能的影响
表 3 合成路线的影响
乳液编号 路线 预聚体黏度/（mPa · s） 粒径/nm PDI 根据 1.3 表征方法，将依次得到的 1 、2 、3 和 4 4
#
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2 （二） 二 880 25.89 0.222
种乳液样品制成哑铃型标准试条， 进行力学性能测
2 （一） 一 895 27.61 0.298
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试，结果见图 3。
实验结果表明： 两步法比一步法所得乳液粒径略 聚氨酯链段结构中的聚醚构成软段、氨基甲酸酯
小、粒径分布略窄。 两步法与一步法差异不是很大，合 键构成硬段。 WPU 力学性能是由聚氨酯中软、硬段间
成路线对预聚体的水分散性影响不大。这与有关文献 [8] 的比例直接决定的。 根据乳液合成方法， 随 NPG 增
22 分析测试 ANALYSIS AND TEST