水性聚氨酯的无溶剂法合成与性能研究

doi:10.19677/j.issn.1004-7964.2023.01.009

皮革科学与工程 ›› 2023, Vol. 33 ›› Issue (1): 54-59.doi: 10.19677/j.issn.1004-7964.2023.01.009

水性聚氨酯的无溶剂法合成与性能研究

刘若望^1,2, 柴玉叶^1,2, 张初银³, 潘伟净³

1.温州大学化学与材料工程学院,浙江温州 325035;
2.浙江省皮革工程重点实验室,浙江温州 325035;
3.浙江华峰合成树脂有限公司,浙江温州 325200

收稿日期:2022-05-17 出版日期:2023-02-01 上线日期:2023-01-04
作者简介:刘若望（1978-）,男,硕士,副研究员,主要从事高分子材料、合成革方面的研究。E-mail:1063144496@qq.com。
基金资助:
温州市重大科技创新攻关项目（ZG2021008）

Study on the Solvent-free Synthesis and Properties of Waterborne Polyurethane

LIU Ruowang^1,2, CHAI Yuye^1,2, ZHANG Chuyin³, PAN Weijing³

1. College of Chemistry and Materials Engineering,Wenzhou University,Wenzhou 325035, China;
2. Zhejiang Province Key Lab of Leather Engineering, Wenzhou 325035, China;
3. Zhejiang Huafon Synthetic Resin Co.,Ltd., Wenzhou 325200, China

Received:2022-05-17 Online:2023-02-01 Published:2023-01-04

摘要/Abstract

摘要： 以聚醚胺D2000、聚丙二醇PPG2000、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、二羟甲基丙酸（DMPA）为主要原料,采用无溶剂法制备了高脲基含量的水性聚氨酯,考察了合成路线、D2000含量对预聚体黏度和水性聚氨酯性能的影响。结果表明：采用D2000和PPG2000同时加入以及催化剂后添加的方式,得到的水性聚氨酯具有最低的预聚体黏度和最佳的综合性能。当软段中D2000含量为60%时,拉伸强度、100%模量、剥离强度较未加D2000的水性聚氨酯分别提高了39.8%、25.5%、51.8%,溶胀率和断裂伸长率分别降低了52.6%、31.3%。该研究为水性聚氨酯的无溶剂法合成以及聚醚胺在水性聚氨酯改性中的应用提供了有益的借鉴。

关键词: 无溶剂法, 聚醚胺, 脲基, 水性聚氨酯

Abstract: A series of waterborne polyurethane(WPU)with high ureido group content were prepared by the solvent-free method using polyetheramine D2000, polypropylene glycol (PPG) 2000, isophorone diisocyanate (IPDI) and dimethylolpropionic acid (DMPA) as the main raw materials. The effects of synthesis route and D2000 content on the viscosity of the prepolymer and the property of the resulting WPU were investigated. The results demonstrated that the WPU obtained by the simultaneous addition of D2000 and PPG2000 and post-addition of catalyst had the lowest prepolymer viscosity and the best comprehensive performance.Meanwhile, comparing with WPU without D2000, the tensile strength, 100% modulus, peel strength and solvent resistance of WPU containing 60% D2000 were increased by 39.8%, 25.5% and 51.8%, respectively, while its swelling ratio and elongation at break were decreased by 52.6% and31.3%, respectively. The present effort may provide guidance for the solvent-free synthesis of WPU and the application of polyetheramines in the modification of WPU.

Key words: solvent-free method, polyetheramine, ureido, waterborne polyurethane

中图分类号:

TS529.5

刘若望, 柴玉叶, 张初银, 潘伟净. 水性聚氨酯的无溶剂法合成与性能研究[J]. 皮革科学与工程, 2023, 33(1): 54-59.

LIU Ruowang, CHAI Yuye, ZHANG Chuyin, PAN Weijing. Study on the Solvent-free Synthesis and Properties of Waterborne Polyurethane[J]. Leather Science and Engineering, 2023, 33(1): 54-59.

参考文献

[1] 侯立杰,董志方,徐帅,等.预聚体中亲水基位置与水性聚氨酯乳液性能[J].皮革科学与工程,2016,16(4):16-19.
[2] HeckCA, Dos-santos J H Z, Wolf C R. Waterbornepolyurethane:The effect of the addition or in situ formation ofsilica on mechanical properties and adhesion[J].InternationalJournal of Adhesion&Adhesives,2015,58:13-20.
[3] Ahmadi Y,AhmadS.Recent progress in the synthesis andproperty enhancement of waterborne polyurethane nanocomposites:Promising and versatile macromolecules foradvanced applications[J].Polymer Reviews,2019,60(2):1-41.
[4] Krol P,Krol B,Sragraczynski R,et al.Modelling the surface freeenergy parameters of polyurethane coats-part 2.waterborne coatsobtained from cationomer polyurethane[J]. Colloid Polymer Science, 2014, 292(5):1051-1059.
[5] 李钢东. 高性能水性聚氨酯皮革涂饰剂制备改进工艺研究[J].石油化工技术与经济,2022,38(1):25-27.
[6] 郭梦亚,马兴元,邱啸寒,等.水性聚氨酯在超细纤维合成革贝斯制造中的应用研究[J].皮革科学与工程,2015,25(2):32-36.
[7] 胡和丰,薛亮,史爱华,等.无溶剂法制备聚酯型水性聚氨酯及性能研究[J].上海大学学报(自然科学版),2008,14(1):91-95.
[8] 叶家灿,周海锋,徐文烈,等.无溶剂法合成高固含量水性聚氨酯[J].中国胶粘剂,2011,20(11):11-13.
[9] 刘姗,林争超,张洁,等.一种木器涂料用无溶剂水性聚氨酯的制备及其性能研究[J].中国涂料,2016,31(7):23-26.
[10] 李仙会,董俊伟,肖雪梅,等.高固含量无溶剂水性聚氨酯的制备[J].聚氨酯工业,2017,32(4):20-23.
[11] 梁永标,鲍亮,郭玉良,等.无溶剂阴-非双离子特性的水性聚氨酯乳液的合成及表征[J].化工技术与开发,2018,47(5):33-36.
[12] 张佳军. 合成革用水性聚氨酯的无溶剂合成与性能[D].杭州:浙江大学,2013.
[13] 孙彦璞,任孝修.低黏度水性聚氨酯预聚体[J].涂料工业,2003,(4):32-34+60.
[14] Liu H,Covelli C A,Farmer D K.Solvent free aqueous polyurethane dispersions and adhesive films therefrom for stretch fabrics[P].US:7240371B2,2007-07-10.
[15] Maier A,Wolfertstetter F,Winkelmann H,et al.Solvent-free polyurethane dispersion[P].US:6635723E1,2003-10-21.
[16] 陈宗明. 多重交联改性无溶剂聚氨酯-丙烯酸酯水性木器漆的制备及应用基础研究[D].西安:陕西科技大学,2013.
[17] 刘都宝,唐邓,张文荣,等.无溶剂型水性聚氨酯的合成及性能研究[J].安徽大学学报(自然科学版),2008,32(5):74-78.
[18] 魏铭,黄雪,刘铭,等.无溶剂水性聚氨酯乳液的研制[J].现代涂料与涂装,2012,15(9):1-2+30.
[19] 吴媛媛,尚玉栋,贺江平,等.水性聚氨酯改性研究进展[J].针织工业,2021,11(11):86-91.
[20] 雍奇文,袁国铭,刘琦.蓖麻油和环氧大豆油改性水性聚氨酯的合成及性能[J].聚氨酯工业,2022,37(2):15-18.
[21] 刘伟,董永兵.双重改性水性聚氨酯分散体的制备及研究[J].山西化工,2021,41(2):1-3+7.
[22] 王明英,赵才德,袁艳,等.环氧树脂改性高固含量水性聚氨酯乳液的制备[J].聚氨酯工业,2021,36(1):8-11.
[23] 张彪,闫福安.水性聚氨酯-聚脲的合成及其性能研究[J].中国涂料,2019,34(5):35-39.
[24] 鲍俊杰,许戈文,刘都宝,等.水性聚脲的合成与性能研究[J].化学建材,2009,25(5):13-15.
[25] 胡国文,沈慧芳,蓝仁华.扩链剂对水性聚氨酯和聚脲的性能的影响[J].涂料工业,2004,(4):4-8+62.
[26] 史阳阳,沈一丁,费贵强,等.水性聚氨酯/聚脲乳液的制备及对纸张的表面处理[J].高分子材料科学与工程,2012,28(1):151-154.
[27] 张佳军,吴林波.水性聚氨酯的无溶剂合成[J].化学反应工程与工艺,2013,29(2):111-118.
[28] 徐培林,张淑琴.聚氨酯材料手册(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2011:10-14.
[29] 刘若望,钟凯,袁继新,等.以N,N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠为亲水扩链剂的水性聚氨酯的制备及性能[J].材料科学与工程学报,2012,30(6):884-888+848.
[30] 钟凯,刘若望,翟兰兰,等.羧酸/磺酸盐型水性聚氨酯的性能研究[J].皮革科学与工程,2012,22(5):46-49.

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Study on the Solvent-free Synthesis and Properties of Waterborne Polyurethane

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[1]	杨献金, 张子明, 李勇. 水性聚氨酯在合成革干法涂层中的应用研究[J]. 皮革科学与工程, 2023, 33(2): 55-61.
[2]	刘杨, 黄吉进, 张泽天, 李正军. 单宁酸基荧光水性聚氨酯的制备与性能研究[J]. 皮革科学与工程, 2022, 32(6): 39-44.
[3]	曾文华, 金勇, 李宇鹏, 商翔. 自修复水性聚氨酯研究进展[J]. 皮革科学与工程, 2022, 32(4): 40-46.
[4]	商翔, 杜卫宁, 金勇. 阻燃水性聚氨酯的合成及应用研究进展[J]. 皮革科学与工程, 2021, 31(6): 27-32.
[5]	宋恒, 孙政, 林智贤, 华伟, 范浩军. 微波干燥对水性聚氨酯涂膜性能影响[J]. 皮革科学与工程, 2021, 31(3): 19-24.
[6]	张昕, 范浩军, 李静, 颜俊, 刘爱明, 罗志清. 甲苯减量型超纤含浸用水性聚氨酯的制备与应用性能评价[J]. 皮革科学与工程, 2020, 30(5): 1-8.
[7]	蒋禹旭;黄俊;武昆;. 聚氨酯预聚体中微量水扩链对其乳液性能的影响[J]. , 2019, 29(01): 16-22.
[8]	梁飞飞;王振亚;王忠辉;范浩军;. 水基聚氨酯回弹性与涂层耐磨性的关系研究[J]. , 2018, 28(06): 5-11.
[9]	王贺之;侯彩英;马国章;王少辉;贾金兰;吉轩;. 基于合成氟二元醇改性水性聚氨酯研究[J]. , 2018, 28(02): 23-29.
[10]	冯见艳;王学川;张哲;罗晓民;马兴元;. 聚氨酯合成革绿色清洁化生产发展趋势分析与探讨[J]. , 2018, 28(01): 25-.
[11]	原丽平;周艳明;. PVC合成革用水性聚氨酯消光剂的合成研究[J]. , 2017, 27(05): 39-44.
[12]	周艳明;吉轩;原丽萍;董永兵;贾金兰;郭嘉昒;. SiO_2镶嵌WPU的消光皮革涂饰剂合成[J]. , 2017, 27(01): 44-49.
[13]	崔璐;强西怀;李玉;郭灼能;. 聚氨酯皮革固色剂的应用性能研究[J]. , 2016, 26(06): 29-33.
[14]	王之昌;. 水性聚氨酯超细纤维合成革制鞋工艺应用[J]. , 2016, 26(05): 43-47.
[15]	侯立杰;董志方;徐帅;谭建旺;单志华;. 预聚体中亲水基位置与水性聚氨酯乳液性能[J]. , 2016, 26(04): 16-19.