根據分子結構上親水基團的類(lèi)型，自乳化型水性聚氨酯可分為陽(yáng)離子型、陰離子型、兩性型和非離子型。陽(yáng)離子型PU是在預聚體溶液中，使用鹵素元素化合物或自乳化型聚氨酯水性擴鏈劑N-烷基二醇擴鏈，然后經(jīng)季銨化或用酸中和從而實(shí)現自乳化。

而陰離子型是采用自乳化型聚氨酯水性擴鏈劑二羥甲基丙酸(dmpa)、自乳化型聚氨酯水性擴鏈劑二氨基烷基磺酸鹽等為擴鏈劑，引入羧基或磺酸基，再用三乙胺等進(jìn)行中和并乳化。若在PU骨架上引入羥基、醚基、羥甲基等非離子基團，尤其是聚氧化乙烯(PEO)鏈段，可得到非離子型自乳化PU。

制備自乳化型水性PU分散體的方法很多，其共同特點(diǎn)是首先制備分子質(zhì)量中等、端基為-NCO的PU預聚體，不同步驟在于擴鏈過(guò)程。其中最重要的有3種:丙酮法(相轉變法)、預聚體混合法和熔融分散法。

(1)丙酮法:先由大分子多元醇與多異氰酸酯反應，制成端基為-NCO的高黏度的疏水型預聚體，加入低沸點(diǎn)溶劑如丙酮、丁酮、四氫呋喃等，用親水單體進(jìn)行擴鏈，在高速攪拌下加入水，通過(guò)一系列相態(tài)變化最終形成溶液，最后回收溶劑，得到穩定的PU乳液。因使用丙酮為最多，故稱(chēng)丙酮法。

該工藝特點(diǎn)是在丙酮存在下，預聚體與親水基團進(jìn)行擴鏈反應形成高聚物，最后蒸去丙酮溶劑。此法具有適應性強，溶劑來(lái)源廣泛，易于回收處理，所得產(chǎn)品質(zhì)量好，反應易于控制等優(yōu)點(diǎn)，但工藝復雜，成本較高;

(2)預聚體混合法:該工藝特點(diǎn)是不用溶劑或少用溶劑，借助特殊設備，直接將預聚體分散于水中進(jìn)行擴鏈反應。此法較丙酮法溶劑用量少，工藝簡(jiǎn)化，成本降低，但分散性差，一般只適用于低粘度特殊的預聚體;




4,4'-亞甲基雙(2-甲基-6-乙基苯胺),擴鏈劑固化劑MMEA應用：聚氨酯彈性體、聚脲樹(shù)脂固化劑及環(huán)氧樹(shù)脂固化劑.

英文名稱(chēng):4,4'-Methylene-bis(2-methyl-6-ethylaniline)

CAS號:19900-72-2

分子式:  C19H26N2


(3)熔融分散法:首先是將擴鏈后的高聚物熔融，用尿素封端，接著(zhù)加入甲醛溶液進(jìn)行羥甲基化反應，然后分散于水中形成PU乳液。此法工藝簡(jiǎn)單，不用溶劑，易于控制，但反應不完全，產(chǎn)品性能不好。此外，還有固體自動(dòng)分散法、剪切力分散法、亞胺法、甲酮連氮法、-NCO封端法等。

(4)水性PU乳液的穩定機理。O.Lorenz以雙電層理論來(lái)說(shuō)明離子型水性PU的穩定機理:預聚物分散以后，疏水的分子鏈卷曲形成顆粒的核，帶有離子的親水基團則位于顆粒的表面，親水基團朝向水中。

由于顆粒不停地做布朗運動(dòng)以及正負離子相伴而生，在顆粒表面形成一個(gè)雙電層，產(chǎn)生了電動(dòng)勢。這種電動(dòng)勢阻止了顆粒之間的相互接近而凝聚，起到了類(lèi)似乳化劑的作用。

在非離子分散體中，親水性的PEO鏈段分布在粒子表面，并向水相中伸展，當粒子靠得很近時(shí)，PEO在水相中的鏈段的自由運動(dòng)受阻，導致體系熵減小，因此粒子之間的排斥是自發(fā)產(chǎn)生的。

PU乳液涂膜的透氣性和透水汽性比較差，作為頂層光亮劑在裝飾方面仍不如溶劑性涂飾劑。在已商品化的水性PU中，大多是線(xiàn)型聚合物，常需要改性來(lái)增加膜的耐水、耐溶劑、耐化學(xué)品性以及力學(xué)性能。這些性能取決于水性PU的親水性和分子結構。

這些性能的改進(jìn)通過(guò)接枝或嵌接其它聚合物，外加或內置交聯(lián)劑以及共混和形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò )等手段來(lái)實(shí)現。在各種改性手段中，接枝、嵌段和交聯(lián)是最常用的。

結果表明，通過(guò)引入環(huán)氧樹(shù)脂得到的涂膜耐水性大大提高。 吳曉青等探討了環(huán)氧樹(shù)脂E-44對水性聚氨酯進(jìn)行改性，當dmpa質(zhì)量分數為5%~7%，環(huán)氧樹(shù)脂添加量的質(zhì)量分數為5%~8%，采用相反轉分散方法時(shí)，可得到較穩定的環(huán)氧樹(shù)脂改性水性聚氨酯分散液，且分散液綜合性能較好;用環(huán)氧樹(shù)脂改性的水性聚氨酯制備的涂膜具有硬度高，耐水性和耐溶劑性好等特點(diǎn)。

王春會(huì )等人采用環(huán)氧樹(shù)脂(EP)、聚酯二元醇、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、二羥甲基丙酸(dmpa)等制備了環(huán)氧樹(shù)脂改性水性聚氨酯。

文章版權：張家港雅瑞化工有限公司

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