水性聚氨酯分散體以水取代傳統(tǒng)溶劑作為分散介質(zhì), 使用時具有不燃、氣味小、 無毒、無污染、節(jié)能、 價廉、 操縱方便等優(yōu)點, 而且在性能上仍具有一般溶劑型聚氨酯所具有的高光澤、高耐磨性、 高彈性、高粘結(jié)性、 耐水、 耐候、 耐化學藥品和對各種基材的良好附著性能, 從而在很大程度上取代了溶劑型聚氨酯, 是一種極具潛力的/ 綠色材料。 水性聚氨酯分散體代替溶劑型的聚氨酯也將是聚氨酯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。

1 水性聚氨酯分散體的基本制備方法

1.1 NMP的使用

      在歐洲, N M P 在水性聚氨酯 PU D 中的允許添加量為10% 。 美國也是如此。

      NM P 在合成過程中不能除去, 它可作為增塑劑( 成膜助劑) , 提高對低表面張力底材的附著力。

      丙酮可以作為 N M P 的代替品, 并且在合成分散體以后可以用蒸餾的方法將其分離出來。

1.2 預聚體合成過程

      用分子量為 20000~ 30000 的聚合物來制備分散體, 可以提供更高的柔韌性( 超過 600% 的延展性) 和附著力, 適用在柔韌底材上( 橡膠、 皮革) 。

1. 2. 1 第一步, 預聚

      主要原料與 N M P 在 85°C 條件下, 加入 D M PA , 在 110°C條件下抽真空( < 100mbar ) 0.5h, 冷卻到 60°C , 破壞真空, 加入DBT D L( 每 150g 預聚體加入 100LL ) , 在 20min 內(nèi)加入 IPDI,在最高溫度不超過 70°C 條件下, 保持反應 3~ 4h( 直到 N CO含量值恒定或低于理論值) , 也可以加入其他的聚酯或聚醚多元醇重復上述反應。 冷卻到 55°C , 加入足夠量的 N M P 使黏度接近水的黏度, 用三乙胺中和, 加入量為理論數(shù)量的 100%~ 120% ( 作為中和劑 T EA 效果不是特別明顯) , 反應 30min直到 pH 值達到 8~ 9( 用濕式石蕊試紙測試) 。

1. 2. 2 第二步, 分散

     將預聚體保持 80°C條件, 在強力攪拌下逐滴加入到 25°C的水中, 如果添加速度過快, NCO 會與水產(chǎn)生劇烈反應, 而導致黏度迅速上升。

1. 2. 3 第三步, 擴鏈

      加用適量水稀釋過的 EDA , 反應 2h 后, 過濾。 EDA 的加入量占能夠與預聚物的 NCO 反應量的 80% 。

2 制備水性聚氨酯分散體的注意事項

2. 1 預聚體的制備注意事項

      異氰酸酯的滴加方式會影響最終預聚物的結(jié)構(gòu)性能, 最重要的就是在滴加過程中不斷攪拌。在聚酯多元醇與短鏈的醇混和使用時, 再添加短鏈醇時, 要先保證聚酯多元醇已經(jīng)先和異氰酸酯完全反應。體系的 pH 值要接近于 8~ 9。

2. 2 分散步驟注意事項

      需要用一個高速的攪拌器; 預聚體需逐滴加入, 并注意不要從攪拌器的正上方加入( 避免聚合物弄臟攪拌器) ; 當水溫在 25 °C 時, 滴加 80°C 的預聚物。 要注意保證水和預聚體的黏度是最小( 較易混合) , 并要避免異氰酸酯與水反應的太過劇烈; 保持水的 pH 值接近預聚體的 pH 值。

      我們的制備方法是把預聚物加入到水中。 如果把水加入到預聚物中, 黏度會更高。 這就需要有一個更強的攪拌器。

2. 3 擴鏈步驟注意事項

      乙二胺應用水稀釋, 這樣可以避免 ED A 的凝結(jié)( 這樣會使分散體的粒徑太粗) 。 擴鏈反應一定要在預聚物已經(jīng)完全
分散后進行。

3 結(jié) 語

      在國內(nèi), 水性聚氨酯分散體目前仍處在發(fā)展階段, 也是今后的熱點所在。 其優(yōu)越的產(chǎn)品性能成為替代溶劑型聚氨酯的最佳產(chǎn)品。 而隨著整個社會環(huán)保意識的增強, 國家也出臺了相關(guān)政策, 為具有良好環(huán)保性質(zhì)的水性聚氨酯提供了廣闊的市場空間。

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