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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
              #
                                                                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
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