Page 231 - 精细化工2019年第9期

第 9 期 谢功山，等: 锂离子电池用水性聚氨酯粘结剂的制备与性能 ·1959·

作用力加强，从而热稳定性要比聚醚型的要强。3
条曲线均有明显的转折点，这主要是因为硬段的分
解温度较软段分解温度要更低，所以先是硬段的氨
基甲酸酯发生分解，接着随着温度的升高，软段开
始分解。另外，3 组曲线中 WPU2 和 WPU3 逐步分
解现象明显，而 WPU1 曲线的分解速率最快，这可
能是因为 WPU2 和 WPU3 的结构较为规整，以 PNA
或 PBA 为软段合成的水性聚氨酯，分子链侧基较
少，更为规整，有利于硬段之间氢键的形成，使链
[15]
图 2 3 种 WPU 胶膜的拉伸强度和断裂伸长率关系曲线 段之间的二级键增强，提高了胶膜的耐热性能 。
Fig. 2 Curves of tensile strength and elongation at break
for three WPU films

2.4 胶膜的差示扫描量热分析
图 3 为 3 种 WPU 胶膜的差示扫描量热曲线，
从图中可以看出,WPU1 胶膜的玻璃化转变温度最先
出现，为52 ℃，WPU2 为36 ℃，WPU3 为25 ℃。
其中，WPU1 的玻璃化转变温度最低，可能是由于
聚醚型水性聚氨酯软硬段之间的相容性比聚酯型聚
氨酯差，微相分离也更大。这是因为聚酯型聚氨酯
的羰基与氨基形成的氢键作用力比聚醚更强，另外，
聚醚软段中的醚键链段柔性更高，使软段不能紧密 图 4 3 种 WPU 胶膜的热重曲线
地聚集，有利于链段之间的相对运动，从而使聚醚 Fig. 4 Thermogravimetric curves of three WPU films

型水性聚氨酯玻璃化转变温度低于聚酯型水性聚 2.6 胶膜的吸液性能
氨酯 [14] 。而 WPU2 比 WPU3 结构更加规整，易于结 图 5 为 3 种水性聚氨酯胶膜的吸液性能，从图
晶，使其微相分离更大，所以玻璃化转变温度也更 中可以看出，在前 8 min 时，3 种胶膜在电解液的浸
低一点，另外在 46 ℃左右 WPU2 出现了一个熔融 泡下质量均有所增加，之后随着时间的推移胶膜的
峰，这可能是因为 WPU2 的软段 PBA 结构规整，出 量变化不大。这可能是因为材料在电解液中浸泡先
现的一个结晶熔融峰。 发生溶胀，对电解液的吸收率迅速变大，到一定程

度之后质量基本保持不变。另外，WPU1 与 WPU2
和 WPU3 相比，吸液率较低，这可能是因为 WPU2
和 WPU3 的分子链极性比 WPU1 的大，而电解液也
是一种极性比较大的溶剂，通过相似相溶原理可知，
极性大的分子链更容易被溶剂化，从而溶剂更加容
易进入分子链中使材料发生溶胀溶解。而 WPU2

图 3 3 种 WPU 胶膜的差示扫描量热曲线
Fig. 3 DSC curves of three WPU films

2.5 胶膜的热重分析
图 4 为 3 种 WPU 胶膜的热重曲线，从图中可
以看出，WPU1、WPU2、WPU3 的初始分解温度分
别为 273.6、287.8、284.6 ℃，WPU2 和 WPU3 的
初始分解温度均比 WPU1 要高。从结构上看，这主
图 5 3 种水性聚氨酯的吸液性能
要是因为聚酯型聚氨酯的软段羟基上氧原子能够和 Fig. 5 Swelling rate aspiration diagram of three waterborne
硬段的氨基甲酸酯键的氢生成氢键，使软硬段之间 polyurethanes