室温多重固化水性聚氨酯乳液的合成及性能

阮红梅，张良均，陈刚

（武汉工程大学，绿色化工过程教育部重点实验室，武汉430070）

摘要：

以甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇为主要原料，二羟甲基丙酸为亲水单体，二羟基二苯甲酮和亚油酸甘油酯为功能单体，以己二酸二酰肼和含多异氰酸酯基的聚氨酯为固化剂,制备了双键氧化固化、酮肼交联、异氰酸酯基三重交联型水性聚氨酯乳液。研究发现，聚氨酯乳液成膜后的交联度、干燥时间、硬度、耐水性等性能得到显著提高，具有很好的应用性能。

关键词：

水性聚氨酯乳液；三重交联；交联度；干燥时间

0 引言

    水性聚氨酯用水代替有机溶剂，不仅具有溶剂型聚氨酯涂料耐冲击性、耐磨性、耐低温性等优点，还具有无毒、无污染、施工简便等特点，被广泛应用于各个领域。但是亲水单体的引入和线性分子链结构使水性聚氨酯涂料的耐水性、固化时间和耐腐蚀性等性能还无法满足社会的要求，需要进行改性。

交联改性是提高水性聚氨酯的耐腐蚀性、耐水性和力学性能最有效的改性方法。交联改性通常采用内交联法和外交联法加以实现。本文是将这两种方法相结合来提高水性聚氨酯的性能。以甲苯二异氰酸酯（TDI）、聚丙二醇（PEG1000）为主要原料，二羟甲基丙酸（DMPA）为亲水单体，4,4'-二羟基二苯甲酮（4,4'-DHBP）为功能单体，同时引入含有双键的亚油酸甘油酯为改性单体，以己二酸二酰肼(ADH）和含多异氰酸酯基的聚氨酯为常温固化剂，成功合成了同时具有双键氧化固化、酮肼交联和异氰酸酯三重交联型水性聚氨酯乳液。

1

试验部分

1.1试验原料

1.2

水性聚氨酯羟基组分的合成

在装有搅拌器、回流冷却管、温度计、恒压漏斗的四口烧瓶中，加入计量的4,4'-DHBP、DMPA、PEG1000、亚油酸甘油酯以及少量的催化剂DBTDL，升温到60℃，搅拌使4,4'-DHBP和DMPA溶解，从恒压漏斗滴加TDI，约1h加完，保温1h；然后升温至78~80℃恒温反应4h，取样测NCO含量，当NCO含量降至2.5%时，降温至60℃，加TEA中和，反应0.5h，加入丙酮调节粘度，最后降到室温，加水乳化，减压脱除丙酮制得水性聚氨酯羟基组分； 

1.3室温交联固化体系的制备

称取一定量的水性聚氨酯羟基组分，加入计量的ADH水溶液，搅拌均匀，得到室温双重固化的水性聚氨酯乳液。在涂装刷板前，向该体系中加入适量的水性聚氨酯固化剂，搅拌均匀，得到室温多重固化的水性聚氨酯乳液。

1.4 胶膜的制备

用粗砂纸对马口铁板进行同一个方向的打磨，打磨完后用酒精擦拭，清除表面污渍，烘干备用。将制备的乳液涂刷到马口铁板和聚四氟乙烯板上，刷涂后，将所有样板先放到阴凉通风处常温干燥一段时间，固化成膜，然后将样板放到60℃的烘箱中烘干至恒质量，制得厚度约1mm的胶膜备用。

1.5

测试与表征

1.5.1

乳液性能测试

采用马尔文Zetasizer Nano 粒度分析仪测定乳液的粒径；  

按标准GB/T10247-2008测定乳液的黏度；

按标准GB-T6753.3-1986 测定乳液贮存稳定性；

透射电镜分析：将样品稀释200倍，用5....