水溶性聚氨酯

1、By: 劉振 盧旭鑫 俞馬峰水溶性高分子水溶性高分子水溶性高分子化合物又稱水溶性樹脂或水溶性聚合物，是一種親水水溶性高分子化合物又稱水溶性樹脂或水溶性聚合物，是一種親水性的高分子材料，在水中能溶解或溶脹而形成溶液或分散液。性的高分子材料，在水中能溶解或溶脹而形成溶液或分散液。水溶性高分子親水性的原因水溶性高分子親水性的原因 分子中含有親水基團(tuán)分子中含有親水基團(tuán)常見的親水基團(tuán)常見的親水基團(tuán) 羧基、羥基、酰胺基、胺基、醚基等羧基、羥基、酰胺基、胺基、醚基等聚氨酯（聚氨酯（PUPU）聚氯酯是在高分子的主鏈上含有重復(fù)的氨基甲酸酯鍵結(jié)構(gòu)單元聚氯酯是在高分子的主鏈上含有重復(fù)的氨基甲酸酯鍵結(jié)構(gòu)單元一一N H

2、 C O O N H C O O 一一的高聚物，通常由二元或多元異氰酸酯與聚醚多元醇或的高聚物，通常由二元或多元異氰酸酯與聚醚多元醇或聚酯多元醇反應(yīng)而成。聚酯多元醇反應(yīng)而成。缺點(diǎn)缺點(diǎn) 傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯涂料或粘合劑合成過程中需要使用大量的有機(jī)溶傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯涂料或粘合劑合成過程中需要使用大量的有機(jī)溶 劑，致使產(chǎn)品中揮發(fā)性有機(jī)化合物劑，致使產(chǎn)品中揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量高，易造成環(huán)境污染，危害含量高，易造成環(huán)境污染，危害人體健康。人體健康。水性聚氨酯（水性聚氨酯（WPU） 水性聚氨酯是以水為介質(zhì)的二元膠態(tài)體系，聚氨酯粒子分散于連水性聚氨酯是以水為介質(zhì)的二元膠態(tài)體系，聚氨酯粒子分散于連續(xù)

3、的水相中，因此又稱為水基聚氨酯。續(xù)的水相中，因此又稱為水基聚氨酯。 水性聚氨酯區(qū)別于溶劑型聚氨酯的關(guān)鍵在于其以水水性聚氨酯區(qū)別于溶劑型聚氨酯的關(guān)鍵在于其以水 為分散介質(zhì)。為分散介質(zhì)。要合成水性聚氨酯關(guān)鍵是要將聚氦酯水性化要合成水性聚氨酯關(guān)鍵是要將聚氦酯水性化即在聚氨酯分子中引入親水性鏈段和親水性基團(tuán)即在聚氨酯分子中引入親水性鏈段和親水性基團(tuán)目前合成水性聚氨酯的方法目前合成水性聚氨酯的方法外乳化法外乳化法 將恰當(dāng)分子質(zhì)量聚氨酯預(yù)聚物緩慢加入到將恰當(dāng)分子質(zhì)量聚氨酯預(yù)聚物緩慢加入到含乳化劑含乳化劑的水中，形成粗的水中，形成粗粒乳液，再送入乳化器形成粒徑恰當(dāng)?shù)娜橐毫Ｈ橐?，再送入乳化器形成粒徑恰?dāng)?shù)娜橐?/p>

4、自乳化法自乳化法 在聚合物分子側(cè)鏈上引入適量的在聚合物分子側(cè)鏈上引入適量的親水性基團(tuán)親水性基團(tuán)，在一定條件下分散形，在一定條件下分散形成穩(wěn)定乳液。成穩(wěn)定乳液。目前自乳化的主要方法有兩種目前自乳化的主要方法有兩種（2）形成親水性的羥甲基或羥乙基，含少量NCO基團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚體與三乙醇胺反應(yīng)或與二乙醇胺反應(yīng)，可以得到以羥乙基為端基的聚氨酯（1）采用水溶性聚氧化乙烯二醇或采用汗氧化乙烯（EO）鏈節(jié)的親水性共聚醚或汗EO鏈節(jié)的擴(kuò)鏈劑，均可制備非離子型水性聚氨酯。 聚氧化乙烯二醇可單獨(dú)與二異氰酸酯反應(yīng)制備水性聚氨酯1.親水性聚醚多元醇或親水性封閉型多異氰酸脂原料親水性聚醚多元醇或親水性封閉型多異氰酸脂原

5、料例例2.2.以離子化方法引入親水基團(tuán)（陰離子、陽離子）以離子化方法引入親水基團(tuán)（陰離子、陽離子）例：例：采用分子量為1900聚(己二酸己二醇酯)二元醇(PHAO)與分子量為1400含長鏈磺化側(cè)基多元醇(PESS)合成預(yù)聚體，采用預(yù)聚體混合法制備分散體，其中PESS多元醇結(jié)構(gòu)如圖1所示，合成路線如圖2所示。雙組分水性聚氨酯雙組分水性聚氨酯制備方法制備方法 1.1.利用含羧基和羥基的丙烯酸酯聚合物制取雙組分水性聚氨酯活性氫組分利用含羧基和羥基的丙烯酸酯聚合物制取雙組分水性聚氨酯活性氫組分 2.2.用親水的聚醚與多異氰酸酯發(fā)生部分反應(yīng)制取親水性好得多的異氰酸酯用親水的聚醚與多異氰酸酯發(fā)生部分反應(yīng)制

6、取親水性好得多的異氰酸酯組分組分 3.3.利用封閉劑對多異氰酸酯組分利用封閉劑對多異氰酸酯組分NCONCO基團(tuán)進(jìn)行保護(hù)，使用使在一定的溫基團(tuán)進(jìn)行保護(hù)，使用使在一定的溫 度條件下釋放出活性的度條件下釋放出活性的NCONCO基團(tuán)，與多羥基化合物等反應(yīng)生成聚氨酯基團(tuán)，與多羥基化合物等反應(yīng)生成聚氨酯 含有活性氫和活性異氰酸酯基團(tuán)的交聯(lián)劑這兩種組分，使用含有活性氫和活性異氰酸酯基團(tuán)的交聯(lián)劑這兩種組分，使用使將兩組份進(jìn)行混合使將兩組份進(jìn)行混合雙組分水性聚氨酯的合成是雙組分水性聚氨酯的合成是外交聯(lián)外交聯(lián)方法，它有兩部分組成，即方法，它有兩部分組成，即含含NCONCO基團(tuán)的誰可分散聚異氰酸酯和含羥基的聚合物多元醇。基團(tuán)的誰可分散聚異氰酸酯和含羥基的聚合物多元醇。雙組分水性聚氨酯主要反應(yīng)方程式雙組分水性聚氨酯主要反應(yīng)方程式水溶性聚氨酯的應(yīng)用水溶性聚氨酯的應(yīng)用 1.1.涂料業(yè)涂料業(yè) （具有干燥時(shí)間短、外觀好