Page 179 - 精细化工2020年第2期

第 2 期 任龙芳，等: 具有亲/疏水链端的混合封端型水性聚氨酯 ·381·

化钾压片上，用吹风机除去丙酮，制得待测样品； 不同 r 值下 PPU、MEPU 乳化前的理论相对分
将 MEPU 胶膜在 80 ℃的真空干燥箱中干燥 6 h，制 子质量见表 3。由表 3 可知，随着 r 值的增大，PPU、
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得待测样品，扫描范围为 4000~500 cm ，扫描次数 MEPU 乳化前的相对分子质量减小，同时，r 值越大，
为 32 次。 MEPU 的硬段比例越大，极性越强。当 r=2.0 时，
1.3.4 TGA 表征 MEPU 乳化前的相对分子质量很大，胶膜成膜性好，
取大约 5 mg 样品膜，升温速率为 10.0 ℃/min， 吸水率较小，但较大的相对分子质量导致产品乳化
升温范围为 25~500 ℃，氮气保护。 困难。随着 r 值的不断增大，MEPU 乳化前的相对
1.3.5 水接触角分析 分子质量减小，乳化容易，所以乳液外观由黏稠状
采用视频光学接触角测量仪进行水接触角测 变为透明状。此时软段含量依然较高且对体系的影
试。接触角测量范围：0°~180°；测量精度：±2°； 响较大，成膜后分子之间因氢键作用形成的物理交
采用座滴法，以蒸馏水为测试介质，每个样品测量 联点较少，小分子更易进入胶膜中，从而使得胶膜
5 次，最后结果取平均值 [17] 。 的吸水率较高。当 r 值增大到 3.0 时，MEPU 乳化
1.3.6 力学性能测试 前的相对分子质量较小，乳化稳定性较好，乳液稳
根据 GB/T 1040—2006 标准对胶膜的物理机械 定透明，同时软段含量适宜，乳化前体系中剩余的
性能进行测试。用哑铃形裁刀在制成的薄膜上分别 —NCO 与水反应生成的脲链段、缩二脲等数量增
取样，用厚度仪测量试样不同位置的厚度，测量点 加，体系交联密度和硬段结构增加，吸水率降低，
应不少于 3 处，结果取平均值。 耐水性有所提高。当 r 值大于 3.0 时，随着 r 值的增
大，乳化前 MEPU 的相对分子质量继续减小，但体
2 结果与讨论
系剩余的—NCO 含量增多，在乳化过程中，过量的
—NCO 与水反应生成脲键，分散过程中由于脲基极
2.1 r 值、DMPA 用量、MPSi 用量对乳液性能和
性大以及—NCO 基团的反应性，使乳胶粒容易相互
胶膜吸水率的影响
有关 Gly 用量对 MEPU 性能的影响，考虑到 碰撞而粘连，不易剪切分散，乳液粒径较大，贮存
稳定性差，表现为乳液外观为透明-半透明-乳白，同
Gly 用量、Gly 与 DMPA 的配比以及 Gly 与 MPSi
时由于相对分子质量减小，导致成膜连续性不佳，
的配比都会对 MEPU 的亲/疏水性有影响，有关探究
吸水率急剧升高。所以最佳的 r 值选定为 3.0。
将会在以后的研究中进行。本文只在保持 Gly 与

MPSi 的物质的量的比值为 1∶1 下进行研究。
表 3 不同 r 值下 PPU、MEPU 乳化前的理论相对分子质量
2.1.1 r 值对 MEPU 乳液性能和胶膜吸水率的影响 Table 3 Theoretical relative molecular mass of PPU and
保持 DMPA 用量为 IPDI 和 PBA2000 总质量的 MEPU before emulsification under different r
values
5%，MPSi 用量为 PPU 总质量的 5%，保持 Gly 与
r
MPSi 物质的量相同（下同），探讨了不同 r 值对
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
MEPU 乳液性能和胶膜吸水率的影响，实验方法同
M n (PPU)/(g/mol) 28511 5099 2784 1992 1577
1.2 节，结果如表 2 所示。
M n (MEPU 乳化前)/(g/mol) 31111 5356 3038 2168 1721

表 2 r 值对 MEPU 乳液性能和胶膜吸水率的影响
Table 2 Effect of r value on the MEPU emulsion properties 2.1.2 DMPA 用量对 MEPU 乳液性能和胶膜吸水率
and film water absorption 的影响
r 保持 r=3.0，MPSi 用量为 PPU 质量的 5%，测

2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 定不同 DMPA 用量对 MEPU 乳液性能和胶膜吸水率
乳液外观 黏稠 透明 透明 半透明 乳白 的影响，实验方法同 1.2 节，结果如表 4 所示。
乳液稳定性 不稳定 稳定 稳定 稳定 较稳定
胶膜吸水率/% 9.8 14.5 12.3 17.8 19.4 表 4 DMPA 用量对 MEPU 乳液性能和胶膜吸水率的影响
Table 4 Effect of DMPA content on MEPU emulsion
由表 2 可知，随着 r 值的增大，乳液外观由黏 properties and film water absorption
稠状变为透明，继续增大 r 值，乳液外观又逐渐变 w (DMPA)/%

成乳白。乳液稳定性由不稳定变为稳定。当 r 值增 3 4 5 6 7
大到 4.0 时，乳液的稳定性又有所下降。这是因为 乳液外观 半透明 透明 透明 透明 透明
MEPU 的硬段比例及其乳化前的相对分子质量共同 乳液稳定性 稳定 稳定 稳定 稳定 稳定
胶膜吸水率/% 12.4 16.2 12.3 14.3 17.9
影响所致。