Page 142 - 《精细化工》2019年第11期

·2290· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

在 ME-HEA 质量分数为 4.3%（以原料的总质量为 膜 SWPU3 的拉伸强度和断裂伸长率都达到最大，
基准，下同）时，胶膜 SWPU4 的 T 5% 和 T 50% 达到最 分别为 41.9 MPa 和 931.0%，这与未添加 ME-HEA
大，分别为 292.4 和 376.2 ℃，由此可见，引入 的水性聚氨酯胶膜 SWPU1 的拉伸强度（29.8 MPa）
ME-HEA 后，水性聚氨酯胶膜的耐热性能提升明显。 和断裂伸长率（806.6%）相比，拉伸强度提高了
这是因为 ME-HEA 含有耐热性较好的强极性刚性基 40.6%，断裂伸长率提高了 15.4%；胶膜 SWPU4 的
团酯羰基，且引入 ME-HEA 后，同时会增强硬段间 拉伸强度和断裂伸长率分别为 34.3 MPa 和 911.2%；
的氢键化作用力，使得聚氨酯有更好的微相分离， 而胶膜 SWPU1~SWPU6 的弹性模量分别为 9.1、8.1、
从而其耐热性有较好的提升。 7.7、6.3、7.0、7.5 MPa，当 ME-HEA 质量分数为
4.3%时，胶膜的弹性模量最小。这是因为 ME-HEA
的引入增加了分子链间的氢键化作用和分子间相互
作用力，物理交联点增多；而 ME-HEA 中含有柔性
易旋转的硫醚键 C—S—C，增加了聚氨酯分子链的
柔性。但 ME-HEA 引入过多时，分子链间的物理交
联点过多，硬段不断嵌入软段中，连续相的软段进
一步被破坏，胶膜的拉伸强度和断裂伸长率又会减
小，拉伸弹性模量略微增加 [10,15-16] 。

图 5 不同 ME-HEA 含量水性聚氨酯胶膜的拉伸强度、

断裂伸长率和弹性模量
图 4 不同 ME-HEA 含量的水性聚氨酯胶膜的 TG（A） Fig. 5 Tensile strength, elongation at break and modulus
和 DTG（B）曲线 of elasticity of WPU films with different ME-HEA
Fig. 4 (A) TG curves and (B) DTG curves of WPU film content
with different ME-HEA contents
2.6 SWPU 胶膜的耐水性分析
表 3 水性聚氨酯胶膜的特征失重温度 经过测试，SWPU1~SWPU6 的吸水率分别为
Table 3 Characteristic weight loss temperature of WPU films
2.34%、3.31%、5.04%、5.36%、5.33%、4.46%，即
SWPU1 SWPU2 SWPU3 SWPU4 SWPU5 SWPU6
随着 ME-HEA 含量的增加，聚氨酯胶膜的吸水率先
T 5%/℃ 284.3 284.5 290.3 292.4 288.8 287.3 增大后略微减小。这是因为 ME-HEA 中的酯基是亲
T 50%/℃ 362.2 368.6 370.6 376.2 375.1 374.9 水性的极性基团，会增加聚氨酯胶膜的吸水率，但
ME-HEA 引入过多，增加了分子链间的氢键化作用
2.5 SWPU 胶膜的力学性能分析 和分子间作用力，分子链间的物理交联程度增加，
图 5 为各水性聚氨酯胶膜的拉伸强度、断裂伸 分子链间的空隙有所减小，导致胶膜吸水率又会略
长率和弹性模量变化图。 微减小。总的来说，胶膜的吸水率都保持在较低的
由图 5 可以看出，随着 ME-HEA 含量的增加， 水平。
拉伸强度和断裂伸长率呈现先增大后减小的趋势， 2.7 SWPU 胶膜的耐热氧降解性能分析
弹性模量呈现先减小后略微增加的趋势，且与引入 聚醚型聚氨酯的热氧降解过程通过自由基反应
含硫交联剂 S-TAT [11] 相比，本文中的水性聚氨酯胶 进行，该过程在 80 ℃开始，100 ℃以后反应加速
膜有更大的断裂伸长率和更小的弹性模量，即具有 进行 [17] 。表 3 为各 SWPU 胶膜在 120℃下热老化处
更好的柔性。当 ME-HEA 质量分数为 2.9%时，胶 理前后的拉伸强度。