傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯含有中國大量具有揮發(fā)性有機(jī)結(jié)合溶劑，易燃、有氣味、污染企業(yè)環(huán)境、對人體健康有害．水性聚氨酯以水為分散介質(zhì)，聚氨酯分子鏈中引入了一個親水性基團(tuán)，可以在水中能夠形成社會穩(wěn)定的乳液，其成本低、不燃燒、不污染生態(tài)環(huán)境，溶劑使用量很小、生產(chǎn)技術(shù)安全性高．目前，國內(nèi)研究水性聚氨酯主要產(chǎn)品不同種類發(fā)展雖然我們越來越多，但是*產(chǎn)品設(shè)計(jì)還需通過進(jìn)口，自主創(chuàng)新研發(fā)一種高性能水性聚氨酯已經(jīng)逐漸成為我國國內(nèi)對于水性聚氨酯合成熱門專業(yè)方向問題之一．水性聚氨酯合成方法原料的種類存在很多，常用的合成聚氨酯軟鏈段的多元醇有聚醚和聚酯兩種數(shù)據(jù)類型，聚酯型水性聚氨酯膜強(qiáng)度高、耐熱性好，但耐水性差；聚醚型水性聚氨酯膜彈性和延伸性好，但黏合性沒有聚酯型的好．
本文以碳酸聚丙酯硅醇為軟段和脂肪族異氰酸酯IPDI，以碳酸聚丙酯二醇為原料合成的聚氨酯具有良好的強(qiáng)度、硬度和耐熱性，聚醚型聚氨酯的延伸性和柔韌性能。對自制的氨基聚氨酯進(jìn)行了改性，提高了水性聚氨酯薄膜的力學(xué)性能，提高了其耐水性，合成了一種具有水性聚氨酯和氨基硅酮優(yōu)點(diǎn)的新型水性聚氨酯乳液。
1.陰離子水性聚氨酯預(yù)聚物的合成
(1)預(yù)聚合是合成水性聚氨酯的重要基礎(chǔ)步驟。預(yù)聚溫度直接影響體系中佛羅里達(dá) c o 基團(tuán)的含量，預(yù)聚速率隨溫度的升高而增大，反應(yīng)程度隨時間的增加而變得更加完整，但副反應(yīng)也隨之增加，因此控制預(yù)聚非常重要。采用二正丁胺法，通過體系中 n-c-o 含量隨時間的變化來確定預(yù)聚反應(yīng)速率，為合理設(shè)計(jì)工藝提供了理論依據(jù)
實(shí)驗(yàn)中，NCO\u002Fu 002 foh摩爾比為1.7，DMPA含量為5%(w 002 fw)，在不同溫度下合成了一系列預(yù)聚物。通過二正丁胺法滴定預(yù)聚物中游離-NCO基團(tuán)的含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

預(yù)聚反應(yīng)企業(yè)初期—ＮＣＯ基與—ＯＨ基濃度都很大，大部分建筑單體很快聚合成二預(yù)聚體、三預(yù)聚體、四預(yù)聚體等低聚物．從圖１可以明顯看出，反應(yīng)進(jìn)行初期游離的—ＮＣＯ基含量發(fā)展迅速有效降低，在較短時間內(nèi)轉(zhuǎn)化率具有非常高．隨著社會時間以及延長，低聚物間繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，分子量慢慢逐漸增大，當(dāng)反應(yīng)到學(xué)生一定工作時間后游離的—ＮＣＯ基團(tuán)含量不斷變化影響不大．
在同一反應(yīng)時間內(nèi)，自由基團(tuán)含量隨反應(yīng)溫度的升高而不斷降低。當(dāng)預(yù)聚反應(yīng)為70時，反應(yīng)溫度較低，體系粘度大大增加，時間較長，效率為80，在120min時異氰酸鹽基團(tuán)含量降低到7.35%，與反應(yīng)過程中異氰酸鹽含量的理論值為7.34%相似，異氰酸鹽質(zhì)量含量迅速降低，反應(yīng)過大，因此分子量分布范圍過大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)聚變反應(yīng)溫度為80度，預(yù)聚集時間約為2h。
為了確定擴(kuò)鏈反應(yīng)溫度和時間，選用二羥甲基丙酸（DMPA）作為親水?dāng)U鏈劑，DMPA為陰離子親水?dāng)U鏈劑，加入dmpa的方法有兩種：（1）溶液法： 將dmpa溶于nmp（n甲基2吡咯烷酮）溶劑中，在反應(yīng)體系中，DMPA以粉末形式直接加入反應(yīng)體系參與反應(yīng)，直接加入DMPA反應(yīng)為兩相反應(yīng)，反應(yīng)慢，周期長， DMPA溶液法加入的反應(yīng)屬于均相反應(yīng)，均相反應(yīng)有利于傳質(zhì)和傳熱，加快了反應(yīng)速度，縮短了反應(yīng)時間。 實(shí)驗(yàn)中，NCO與OH的摩爾比為1.7，DMPA的含量為5%（<w/w），預(yù)聚合反應(yīng)為80+2h，DMPA通過溶液加成擴(kuò)鏈，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示
可以看出，隨著鏈膨脹溫度的升高，異氰酸鹽基團(tuán)含量達(dá)到實(shí)驗(yàn)公式設(shè)計(jì)的理論值所需的時間逐漸縮短。在60進(jìn)行鏈膨脹反應(yīng)時，210min后體系中游離NCO基團(tuán)含量為4.2%，反應(yīng)速度慢，不利于聚氨酯鏈膨脹反應(yīng)進(jìn)展，分子量增加；鏈膨脹反應(yīng)70時，180min后異氰酸鹽基團(tuán)含量*下降至4.11%，與4剩余NCO堿含量的理論值相似。鏈?zhǔn)脚蛎浄磻?yīng)后的2%；當(dāng)鏈?zhǔn)脚蛎浄磻?yīng)溫度為80時，體系粘度急劇增加，鏈?zhǔn)脚蛎浄磻?yīng)增強(qiáng)，-異氰酸鹽與氫原子在NHCOO上發(fā)生副反應(yīng)的概率增加，難以控制和*分散。綜上所述，本實(shí)驗(yàn)的鏈膨脹條件為70 3h，異氰酸鹽基團(tuán)含量適中，反應(yīng)溫和，體系粘度中等，乳化液*的最終分散效果良好。