Page 69 - 《精细化工》2020年第1期

第 1 期 张 杰，等：双酚 A 型含磷二元醇改性水性聚氨酯的合成及其性能 ·55·

2.2 WPUP 膜结构表征 可能是由于，BPAMPP 含有两个对称苯环的刚性结
WPUP 胶膜的红外光谱图见图 3。 构，阻碍了 WPU 链的盘绕和颗粒的形成，降低了
分子链的灵活性，导致 WPU 粒径增大 [17] 。
2.4 WPUP 膜的力学性能测定
WPUP 薄膜的拉伸曲线如图 4 所示。

图 3 WPUP 胶膜的红外光谱图
Fig. 3 FTIR spectra of WPUP films

–1
如图 3 所示，WPUP 胶膜在 2500~2000 cm 没
有明显的红外吸收峰，说明—NCO 完全参与了反 图 4 WPUP 胶膜的拉伸应力-应变曲线
–1
应。在 3330 cm 左右的宽吸收带属于氨基甲酸酯和 Fig. 4 Tensile stress-strain curves of WPUP
–1
脲基甲酸酯中的 N—H 伸缩振动峰，在 1535 cm 处 由图 4 可知，WPUP 的拉伸强度随 BPAMPP 含
–1
出现了 N—H 的弯曲振动峰 [14] 。1705 cm 处的峰属于
量的增加呈现先增加后减小的趋势，而断裂伸长率
氨基甲酸酯和脲基甲酸酯中 C==O 基团的伸缩振动 则呈现不断减小的趋势。当 BPAMPP 质量分数从
–1
峰。在 2970、2930、2897 和 2866 cm 处的峰是—
CH 2 —和—CH 3 的非对称和对称伸缩振动吸收带 [15] 。 0(WPUP0)增加到 8% (WPUP4)时，薄膜的拉伸强度
从 28.3 MPa 增加到 36.8 MPa；当 BPAMPP 质量分数
P—O—C 和 C—O—C 结构的伸缩振动特征峰在
–1
1200~1000 cm 重合。经 BPAMPP 改性后的 WPUP 增加到 10% (WPUP5)时，拉伸强度下降到 23.7 MPa；
–1
在 838 和 693 cm 处出现了苯环的面外弯曲振动特 WPUP 膜的断裂伸长率从 WPUP0 的 990%下降到
WPUP5 的 780%。BPAMPP 的添加会使合成胶膜的
征吸收峰，这两个峰分别对应苯环上的对位双取代
硬段含量增加，而硬段含量的增加会使主链上氨基
和单取代，并且此峰强度随 BPAMPP 含量增加而增
甲酸酯的含量增加，这有助于软硬段之间形成更多
强，说明 BPAMPP 成功地共聚到 WPU 骨架中。
的氢键，使分子间作用力增强，从而提高胶膜拉伸
2.3 WPUP 乳液粒径及稳定性测定
强度 [18] ；但是当 BPAMPP 过多加入时，硬段的有序
WPUP 乳液的平均粒径和乳液稳定性如表 2
排列更加集中，软段和硬段的相容性变差，而且微
所示。
相分离也随之提高，所以，胶膜的力学强度降低 [19] 。

表 2 WPUP 乳液的粒径及稳定性 一方面 BPAMPP 具有芳香结构，另一方面 BPAMPP
Table 2 Particle size and stability of WPUP emulsions 的侧链—CH 3 、苯环产生空间位阻，阻碍了分子链
样品 的运动，所以，随着 BPAMPP 含量的增加，断裂伸长
WPUP0 WPUP1 WPUP2 WPUP3 WPUP4 WPUP5 率降低 [20] 。BPAMPP 的质量分数为 8%时，WPUP
乳液稳定性 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定 的拉伸强度提高了约 30%，这与已报道文献相比（拉
固含量/% 28.14 27.86 28.00 26.72 29.06 28.73 伸强度随阻燃剂含量增加不断减少，当阻燃剂质量
平均粒径/mm 37.87 39.84 42.82 43.96 47.77 48.22 分数为 6%时，拉伸强度不到 3 MPa） [21] ，拉伸强度
得到改善。
离心沉降测试表明，各 WPUP 样品贮存稳定性 2.5 WPUP 胶膜热稳定性测定
均在 6 个月以上，说明 BPAMPP 的添加对 WPUP 采用热重分析考察了 BPAMPP 对 WPUP 膜热稳
乳液稳定性无明显影响。WPU 乳液的平均粒径受许 定性的影响，结果如图 5 所示。
多因素的影响，包括中和度、亲水性基团含量、分 由图 5a 可知，BPAMPP 在 264.2 ℃时开始热降
子链的柔韧性和交联结构 [16] 。本文中 WPUP 的粒径 解。在 800 ℃下，炭渣的最终残留量为 14.2%。这
分布均匀，并随着 BPAMPP 含量的增加而增大。这 样的高残炭表明 BPAMPP 是一种成炭剂。