楊棟樑 全國染整新技術應用推廣協作網
一、前言 早在1937年,德國化學家Otto Bayer發現異氰酸酯與活潑氫化合物(如多元醇)的加成反應,便可制得聚氨基甲酸酯,簡稱聚氨酯,它是含-NHCOO-單元結構的高分子化合物,由此奠定了聚氨酯化學的基礎。由于聚氨酯各方面性能優異,其生產規模迅速增長,同時,品種開發也十分活躍,其足跡很快遍及有關部門。 大約于1950年,聚氨酯涂層劑首先在歐洲的染整行業應用,當時是溶劑型的單組分或雙組分的產品。盡管1943年已開發了水分散型(或水性)聚氨酯產品,直至1967年水分散型聚氨酯才投入工業化生產,并有商品開始投放了市場??墒牵诩徔?、皮革、粘合劑(膠粘劑)和涂料等行業大都仍沿用溶劑型商品。究其原因,水分散型聚氨酯的結構為熱塑性線形結構或稍有交聯的半熱塑性結構;其次,是價格高,制造過程復雜;所用的親水性基團、封閉劑等原料的價格昂貴,制抑了水分散型聚氨酯商品推廣應用。 于20世紀70年代以來,水分散型聚氨酯的制備技術,由最初的強制乳化法,逐步采用以丙酮法為代表的一些新合成技術,加快了其新產品的開發,出現了不同結構不同配料的交聯型水分散的聚氨酯商品。水分散型聚氨酯推廣應用才出現一些松動局面,其中可以Bayer公司率先推出用于皮革涂飾劑水分散型聚氨酯——Impranil為代表,以及爾后日本第一制藥推出Elastron系列商品。隨著水分散型聚氨酯商品推廣應用,它在紡織化學整理中的應用,從溶劑型氨酯的僅用于涂層整理,逐步進入紡織化學整理中的若干分領域。此外,20世紀末的全球性生態環保呼聲的日益高漲,以及各國生態環保法令的相繼出臺,為水分散型氨酯商品推廣應用增添了巨大的推動力。 我國于上世紀80年代開始應用溶劑型聚氨酯涂層(干法和濕法),大約在90年代后期,水分散型聚氨酯先后在涂層和化學整理方面開始試用,本文擬對水分散型聚氨酯在功
二、水分散型聚氨酯的制備與性能 水分散型(或水性)聚氨酯是以水為連續相,聚氨酯顆粒為分散相的二元膠粒體系(或含極少量的溶劑)。水分散型聚氨酯可分為離子型和非離子型兩大類。離子型聚氨酯的結構特征是:在聚合物分子鏈上除重復出現的氨基甲酸酯基團外,還有多個離子基團,它們是無規地或均勻地布在分子鏈上。這些離子基團在水中發生電離,吸附有極性的水分子,在粒子周圍形成水層,毋需經高剪切力攪拌就能象加了乳化劑一樣形成水分散體,以致有人稱這些基團為“內乳化劑”。按這些離子基團的荷電性,又可分為陰離子型、陽離子型和兩性離子型;而且,這些離子基團都是通過擴鏈劑引入聚氨酯結構的。此外,還有非離子型聚氨酯,它是用親水性低聚物二元醇(如聚乙二醇),接在聚氨酯的分子鏈上;其親水性可使整個聚氨酯自發地分散于水中成水分散體。它的合成工藝類似于離子型聚氨酯。 (一)制備(1)(2)(3)(4)離子型聚氨酯水分散體的合成過程大致如下: 1、低聚物二元醇和二異氰酸酯反應,生成端異氰酸酯的預聚體;
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