2.4中和劑用量(中和度)的影響[YingXiang]

制備[ZhiBei]PUD通常采用[CaiYong]不含活性氫的叔胺作為中和劑，本試驗[ShiYan]選擇三乙胺作為中和劑，表4和圖4為不同中和劑加量對PUD性能[XingNen]的影響[YingXiang]試驗[ShiYan]結果。

圖4不同中和度制備[ZhiBei]的PUD的平均粒徑

表4和圖4結果表明，在一定中和范圍內隨著(zhù)中和度的增加，體系的粒徑變小，透明度提高，分散穩定性提高，體系黏度也有所增加，但中和度太大，則胺味比較重。

2.5擴鏈劑對PUD水分[ShuiFen]散性及其性能[XingNen]的影響[YingXiang]

通常，制備[ZhiBei]PUD采用[CaiYong]的擴鏈劑為二官能度或三官能度的醇或胺，表5為采用[CaiYong]相同的預聚物，不同擴鏈劑進(jìn)行擴鏈分散所制備[ZhiBei]的PUD的試驗[ShiYan]結果。

表4三乙胺用量對PUD的水分[ShuiFen]散性的影響[YingXiang]

表5不同擴鏈劑對PUD性能[XingNen]的影響[YingXiang]

試驗[ShiYan]表明，采用[CaiYong]二官能度或三官能度的醇或胺，均可順利完成擴鏈反應[FanYing]。但采用[CaiYong]二元胺擴鏈，由于生成的PUD中存在脲鍵，氫鍵作用加強，使得涂膜的強度比二元醇制備[ZhiBei]的PUD大(表現為硬度增大)，此外，采用[CaiYong]胺擴鏈生成的PUD，其分子末端為—NH2，而醇擴鏈的末端為—OH，使得采用[CaiYong]胺擴鏈的PUD體系的pH值比醇擴鏈的明顯要高。同時(shí)試驗[ShiYan]結果表明，采用[CaiYong]二乙烯三胺和異佛爾酮二胺擴鏈制備[ZhiBei]的PUD，其涂膜的柔韌性較差，而硬度相對提高。

2.6反應[FanYing]時(shí)間及反應[FanYing]溫度對PUD合成的影響[YingXiang]

表6和表7及圖5分別為預聚物合成的反應[FanYing]時(shí)間和溫度對PUD水分[ShuiFen]散性影響[YingXiang]的試驗[ShiYan]結果。

表6預聚物反應[FanYing]時(shí)間對PUD水分[ShuiFen]散體性能[XingNen]的影響[YingXiang]

注:預聚物保溫反應[FanYing]時(shí)間為5h

表7預聚物反應[FanYing]溫度對PUD水溶性的影響[YingXiang]

注:預聚物保溫反應[FanYing]時(shí)間為5h

圖5反應[FanYing]時(shí)間與預聚物—NCO值之間的關(guān)系

由表6、表7和圖5可知，制備[ZhiBei]聚氨酯[JuAnZhi]預聚物選擇反應[FanYing]溫度在80～90℃，保溫反應[FanYing]時(shí)間在4～6h之間為宜，在此條件下，—NCO和—OH已基本反應[FanYing]完全，制備[ZhiBei]的PUD樹(shù)脂的水分[ShuiFen]散性比較好。

2.7水性聚氨酯[JuAnZhi]分散體(PUD)樹(shù)脂的DSC分析

聚氨酯[JuAnZhi]可看作是一種含軟鏈段和硬鏈段的嵌段共聚物，通常軟段由聚合物多元醇(通常為聚醚或聚酯二醇)組成，硬段則由多異氰酸酯和短鏈二胺以及含離子的短鏈物質(zhì)及短鏈二醇組成[1，6-8]。由于兩種鏈段的熱力學(xué)不相容性，會(huì )產(chǎn)生微觀(guān)相分離，在聚合物基體內部形成相區或微相區。Cooper.S.L等人于1966年首先提出以?xún)上嘈螒B(tài)學(xué)概念來(lái)解釋聚氨酯[JuAnZhi]材料獨特的性能[XingNen]和粘彈性行為[1，7]。在聚氨酯[JuAnZhi]材料分子結構中由于存在氨基甲酸酯，脲基、酯基、醚基等而產(chǎn)生廣泛的氫鍵，其中氨基甲酸酯鍵和脲鍵產(chǎn)生的氫鍵對硬段相區的形成有較大的貢獻，聚氨酯[JuAnZhi]的硬段起增強作用，提供多官能度的物理交聯(lián);軟段基本被硬相區交聯(lián)，但是活動(dòng)相對大一些。聚氨酯[JuAnZhi]具有既堅硬又柔韌的獨特性能[XingNen]和范圍寬的物理機械性能[XingNen]正是由于微相區形成的結果。水性聚氨酯[JuAnZhi]分散體分子結構和通常的聚氨酯[JuAnZhi]聚合物類(lèi)似，成膜后在微觀(guān)上也存在著(zhù)微相分離，圖6是本研究制備[ZhiBei]的PUD涂層的DSC譜圖。PUD涂膜的DSC譜圖表明，在-25～-40℃處和50～80℃處存在兩個(gè)明顯的玻璃化轉變溫度(Tg)，其中低轉變溫度(Tg1)為PUD的軟相區的Tg，高轉變溫度(Tg2)為PUD的硬相區的Tg。由于PUD存在一個(gè)低溫Tg1(通常在0℃以下)，這就是PUD具有低溫成膜性和低溫柔韌性。

2.8水性聚氨酯[JuAnZhi](PUD)樹(shù)脂及其的性能[XingNen]指標

本試驗[ShiYan]制備[ZhiBei]的脂肪族水性聚氨酯[JuAnZhi]樹(shù)脂的主要技術(shù)指標見(jiàn)圖6聚醚基PUD的DSC譜圖

表8，由其配制的水性木器清漆技術(shù)指標見(jiàn)表9。

表8水性聚氨酯[JuAnZhi]分散體(PUD)樹(shù)脂主要性能[XingNen]指標

表9聚氨酯[JuAnZhi]水性木器清漆主要性能[XingNen]指標

3結語(yǔ)

(1)采用[CaiYong]異佛爾酮二異氰酸酯、聚合物二元醇和二羥甲基丙酸為主要原料，采用[CaiYong]預聚物法工藝，可制備[ZhiBei]出性能[XingNen]優(yōu)異的、分散穩定的脂肪族聚氨酯[JuAnZhi]水分[ShuiFen]散體樹(shù)脂(PUD);

(2)聚合物二元醇的種類(lèi)及相對分子質(zhì)量大小對PUD的水分[ShuiFen]散性、貯存穩定性以及涂膜性能[XingNen]有著(zhù)重要的影響[YingXiang];

(3)預聚物中的n(—NCO)∶n(—OH)比對于PUD合成穩定性、水分[ShuiFen]散性及涂膜的物理機械性能[XingNen]有很大的影響[YingXiang];

(4)PUD中羧基含量是影響[YingXiang]PUD水分[ShuiFen]散穩定性的主要因素之一，隨著(zhù)羧基含量的增加，PUD粒徑減小，透明度增加，水分[ShuiFen]散性提高，但黏度增加;

(5)中和度對PUD的水分[ShuiFen]散性有影響[YingXiang];

(6)胺類(lèi)擴鏈劑比醇類(lèi)擴鏈劑所制備[ZhiBei]的PUD水分[ShuiFen]散性好且硬度高;

(7)DSC分析表明PUD涂膜微觀(guān)結構存在硬相域和軟相域的微相分離，粒徑及其分布測定結果表明，通過(guò)合理設計配方完全可以制備[ZhiBei]出粒徑在20～100nm的典型的聚氨酯[JuAnZhi]水分[ShuiFen]散體樹(shù)脂;

(8)本試驗[ShiYan]制備[ZhiBei]的硬質(zhì)脂肪族水性聚氨酯[JuAnZhi]分散體樹(shù)脂綜合性能[XingNen]優(yōu)異，可以用于木材、金屬以及塑料等基材表面的涂覆。