一、水性聚氨酯的聚合反應是怎么一回事

合成水性聚氨酯的方式還是聚氨酯聚合成。

水性聚氨酯的制備方法通常可分為外乳化法和內乳化法兩種.外乳化法是指采用外加乳化劑，在強剪切力作用下強制性地將聚氨酯粒子分散于水中的方法，但因該法存在乳化劑用量大、反應時間長以及乳液顆粒粗、最終得到的產品質量差、膠層物理機械性能不好等缺點，因而目前生產基本不用該法[2]內乳化法又稱自乳化法，是指在聚氨酯分子結構中引人親水基團無需乳化劑即可使自身分散成乳液的方法，因此成為目前水性聚氨酷生產和研究采用的主要方法.內乳化法又可分為丙酮法、預聚體混合法、熔融分散法、酮亞胺/酮聯氮法、保護端基乳化法。

（1）丙酮法

首先合成含-NCO端基的高粘度聚氨酯預聚體，加丙酮溶解，使其粘度降低，然后用含離子基團擴鏈劑進行擴鏈，在高速攪拌下通過強剪切力使之分散于水中，乳化后減壓蒸餾脫除溶劑丙酮，得到水性聚氨酯分散液。

丙酮法易于操作，重復性好，制得的水性聚氨酯分子量可變范圍寬，粒徑的大小可控，產品質量好，是目前生產水性聚氨酯的主要方法。但該法需使用低沸點丙酮，易造成環境污染，工藝復雜，成本高，安全性低，不利于工業生產。

（2）預聚體混合法

首先合成含親水基團及端-NCO的預聚體，當預聚體的相對分子量不太高且粘度較小時，可不加或加少量溶劑，高速攪拌下分散于水中，再用親水性單體(二胺或三胺)將其部分擴鏈，生成相對分了量高的水性聚氨酯一脈。最終得到水性聚氨酯分散液。為合成低粘度預聚體，通常選擇脂肪族或脂環族多異氛酸酷，因為這兩種多異氰酸酷的反應活性低，預聚體分散于水中后用二胺擴鏈時受水的影響小。但預聚體混合分散過程必須在低溫下進行，以降低-NCO與水的反應活性;必須嚴格控制預聚體粘度，否則預聚體在水中分散將非常困難,預聚體混合法避免了有機溶劑的大量使用，工藝簡單，便于工業化連續生產。缺點是擴鏈反應在多相體系中發生，反應不能按定量的方式進行。

（3）熔融分散縮聚法

熔融分散縮聚法又稱熔體分散法，是一種無溶劑制備水性聚氨酯的方法。該法把異氛酸酯的加聚反應和氨基的縮聚反應緊密地結合起來。先合成帶有親水性離子基團和-NCO端基的聚氨酯預聚物，預聚物與尿素進行加聚反應得到含離子基團的端脈基聚氨酯雙縮二脈低聚物。此低聚物在熔融狀態下與甲醛水溶液發生縮聚反應和經甲基化應，形成含經甲基的聚氨酯雙縮二脈，用水稀釋后，得到穩定的水性聚氨酯分散液。

該方法的特點:反應過程中不需要有機溶劑，工藝簡單，易于控制，配方可變性較大，不需要特殊設備，因具廣闊的發展前景。但該法反應溫度高，生成的水性聚氨酯分散體為支鏈結構，分子量較低。

（4）酮亞胺/酮聯氮法

在預聚體混合法中，采用水溶性二元伯胺作擴鏈劑時，由于氨基與-NCO基團反應速率過快，難以獲得粒徑均勻而微細的分散體。擴鏈階段若用酮亞胺或酮聯氮代替二元伯胺進行水相擴鏈則能解決此問題。酮亞胺由酮與二胺反應生成，酮聯氮由酮與肼反應生成。酮亞胺/酮聯氮與含離子基團的端-NCO聚氨酯預聚體混合時不會過早發生擴鏈反應，但遇水時，酮亞胺/酮聯氮與水反應則釋放出二胺/腆，對預聚體進行擴鏈，由于受釋放反應的制約，擴鏈反應能夠平穩地進行，得到性能良好的水性聚氨酯一脲分散液。

酮亞胺/酮聯氮法適用于由芳香族異氰酸酯制備水性聚氨酯分散液，該法融合了丙酮法、預聚體混合法的優點，是制備高質量水性聚氨酯的重要方法。

（5）保護端墓乳化法

使用酚類、甲乙酮亞胺、毗咯烷酮、亞硫酸氫鈉等封閉劑，將帶有親水性離子基團和-NCO封端的聚氨酯預聚物的端-NCO基團保護起來，使-NCO基團失去活性，制成一種封閉式的聚氨酯預聚體，加人擴鏈劑和交聯劑共同乳化后，制成水性聚氨酯分散液。應用時，加熱可使預聚物端-NCO基團解封，-NCO基團與擴鏈劑、交聯劑反應，形成網絡結構的聚氨酯膠膜。此法對工藝要求頗高，乳液穩定性差，關鍵在于選擇解封溫度低的高效封閉劑。

二、裝修的人推薦什么高分子材料 說甲醛少 是這回事嗎？

所為的有機高分材料和塑料差不多。

甲醛含量確實比用油漆的實木少很多。

而且與實木的相比更不容易生霉斑，價錢也要比實木的便宜很多。

拿地腳線為例吧：實木的最便宜也要12-15元/米；

高分子的只要6元/米左右，最好的不超過18元/米。

三、軟硬段怎么調節對水性聚氨酯的影響

1 概述

聚氨酯即由多異氰酸酯與多元醇反應而形成的以氨基甲酸酯重復的結構單元。聚氨酯樹脂具有軟硬度可調、耐磨、耐溶劑、耐低溫及與大多數材料有粘接性等特點，近年來發展相當迅速,而水性聚氨酯則兼具無毒、不易燃燒、對環境友好等優點，因而越來越受到人們的重視，開發并應用水性聚氨酯將成為今后聚氨酯工業的發展趨勢[1]。

本課題研究的是陰離子型水分散聚氨酯涂層，經該涂層處理的織物具有防水透濕的功能。

2 原理

由于聚氨酯樹脂疏水性很強，既不溶于水中，也很難分散于水中，而異氰酸酯基團與水的反應活性很大，所以直接制備水性聚氨酯很難實現。因此，要制取水性聚氨酯首先要在聚氨酯大分子鏈上引入親水基團(如羧酸基、磺酸基團)，然后再將其分散于水中，制得水分散聚氨酯[2]。為了提高水性聚氨酯涂層的性能，可在上述體系中引入封閉劑，即封閉劑與預聚體中的部分異氰酸基(－NCO)反應生成氨酯鍵，而氨酯鍵在加熱的條件下又裂解生成異氰酸酯(解封閉)，再與織物上的羥基反應生成聚氨酯[3]。這樣就增加了聚氨酯涂層與織物的結合力。

3 試驗

3.1 主要原材料

原料名稱與規格 生產單位

異氰酸酯 工業級 大連化工廠或進口

聚醚多元醇 工業級 天津化工三廠

擴鏈劑 化學純 宜興市第二化學試劑廠

親水劑 化學純 上海試劑一廠

中和劑 化學純 上海試劑一廠

丙酮 工業級 高橋化工二廠

3.2 工藝流程

3.3 制備方法

在不銹鋼反應釜中加入已經脫水處理的聚醚多元醇(異氰酸酯遇水反應生成脲，因此聚醚在使用前要作脫水處理)，在攪拌下加入異氰酸酯和催化劑，升溫至一定溫度，保溫1個小時,制得預聚體。將預聚體用丙酮稀釋，加入擴鏈劑進行擴鏈并使聚氨酯大分子鏈上引入親水基團，中和后使其成為離子體，最后加水乳化，脫去溶劑后制得水性聚氨酯涂層。

4 產品性能

產品性能見表1。

表1 鐵錨111、112、113水分散聚氨酯涂層性能

5 應用

水性聚氨酯可廣泛用作尼絲紡、真絲、棉、帆布、滌棉等織物的涂層。經涂層整理后的織物具有防水透濕、表面柔軟、富有彈性的功能。該涂料適用于做滑雪衫、風雨衣、茄克衫等服裝面料及帳篷、防油布等工業用布,也可用于混紡織物仿毛整理，是一種高檔的整理劑。

6 結果與討論

6.1 －NCO/－OH值的確定

芳香族異氰酸酯的苯環結構與擴鏈劑組成了聚氨酯大分子鏈中的硬段，使材料具有剛性和強度。大分子量的聚醚多元醇具有柔軟性，有很低的玻璃化溫度，構成了聚氨酯大分子鏈中的軟段，使材料具有柔軟性。不同的異氰酸酯與羥基比可得到不同性能的材料，如－NCO/－OH值減小，柔軟性增加；－NCO/－OH值增大，剛性增大，提高材料的剛性和牢度。此外，透濕性與－NCO/－OH值有關，－NCO含量增多，擴鏈劑中的親水基團量增大，透濕率增大;但其過多，成膜后會手感發粘。當－NCO/－OH=1/2時，分子鏈兩端以－OH結尾，聚合度最小。當－NCO/－OH=2，分子鏈兩端以－NCO結尾，同樣聚合度也是最小。當－NCO/－OH=1時，無限度聚合，反應難于控制。－NCO/－OH對涂層質量的影響見表2。

標簽：聚氨酯軟硬水性