水性聚氨酯的合成

1、水性聚氨酯的合成水性聚氨酯的合成n第一章第一章 简介简介n1.1 水性聚氨酯n1.2 应用 n1.3 前景n1.4 合成机理n1.5 合成原料 n第二章第二章 实验部分实验部分n2.1 实验仪器n2.2 实验材料与药品n2.3 阳离子水性PU的合成机理n2.4 阳离子水性PU的实验步骤n2.5 阴离子水性PU的合成机理n2.6 阴离子水性PU的实验步骤n2.7 阴离子水性PU的改性n2.8 测试 THANK YOU 水性聚氨酯水性聚氨酯n以水为介质的二元胶态体系， 聚氨酯粒子分散于连续的水相中， 也称之为水性PU。具有无毒，安全， 不易燃， 节能环保， 易操作和改性等优点。 n外观：外观：聚氨

2、酯水溶液（粒经100nm）。n亲水性基团的电荷性质：亲水性基团的电荷性质：阴离子型、阳离子型和非离子型水性聚氨酯。 n合成单体：聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。 应用应用 n织物涂层整理织物涂层整理n皮革涂饰剂皮革涂饰剂n水性聚氨酯涂料水性聚氨酯涂料n水性聚氨酯粘合剂水性聚氨酯粘合剂n印染助剂印染助剂 n其他应用其他应用n水性PU 可制成木制家具烘烤漆n水性PU 环氧树脂可用于舰船涂层、金属防腐涂层 n水性PU 可制成高档建筑涂料 前景前景n水性PU 作为正在蓬勃发展的新型高分子材料， 不仅仅是为了解决环保问题，更因通过离聚体制得的APU 分子链中存在库伦力和氢键作用，使其中胶粘性能等方面可

3、与溶剂型PU 媲美，正逐步显示出优良而广泛的应用性能。因此，在皮革及纤维处理、胶粘剂和涂料等应用领域均可见其踪影，且有日渐取代溶剂型PU 的趋势。经过大量科研人员的努力， 将不断提高其性能， 使适用于更多的场合， 这是一个值得重视、研究、开发的新领域。 合成机理合成机理n水性聚氨酯的合成可分为两个阶段：n第一阶段为预逐步聚合，即由低聚物二醇、扩链剂、水性单体、二异氰酸酯通过溶液逐步聚合生成分子量为103 量级的水性聚氨酯预聚体；第二阶段为中和后预聚体在水中的分散。 n根据扩链反应的不同，自乳化法主要有丙酮法和预聚体分散法。合成原料合成原料n多异氰酸酯 n低聚物多元醇n扩链剂n亲水剂（亲水性扩链

4、剂）n中和剂（成盐剂） n溶剂 n水 实验仪器实验仪器仪器名称型号仪器名称型号英文名称英文名称缩写缩写生产厂家生产厂家JB50-D型磁力电动搅拌机 Fourier Transform-IR Spectroscopy800型 上海手术器械厂 HHS.I指针式电热恒温水浴锅 Electric Heat Constant Temperature Water Bath Boiler 37100 上海华连医疗器械有限公司 FA1004型电子天平Electronic Weighing Balances精度0。0001g上海精密科学仪器有限公司DHG-9070A烘箱01000 沪粤科学仪器厂DHG-9053

5、A型电热恒温鼓风干燥箱Electrically-heated Blast Desiccator0-200上海医用恒温设备厂实验材料与药品实验材料与药品试剂名称试剂名称级别级别生产厂家生产厂家聚乙二醇 工业级国药集团化学试剂有限公司 N-甲基二乙醇胺 AR上海亨斯迈聚氨酯有限公司 2，2-二羟甲基丙酸 AR上海亨斯迈聚氨酯有限公司浓盐酸 AR国药集团化学试剂有限公司氢氧化钠 AR上海试剂厂 丙酮 AR国药集团化学试剂有限公司液态MDI （suprasec2023） 聚合级 上海亨斯迈聚氨酯有限公司液态MDI（suprasec7112） 聚合级 上海亨斯迈聚氨酯有限公司阳离子水性聚氨酯的合成阳离子

6、水性聚氨酯的合成n合成机理合成机理n用叔胺化合物引入阳离子n该机理首先将异氰酸酯直接滴入聚酯二醇与叔胺化合物的反应体系中直接进行聚合扩连，再加入溶剂降低粘度，然后加入离子化试剂，搅拌离子化，将离子化后的PU分散到水中，高速剪切乳化，最后蒸除溶剂。 实验步骤实验步骤n（1）预聚体的制备）预聚体的制备n在装有电动搅拌器、温度计的四口烧瓶中，加入摩尔比为1:1的N-甲基二乙醇胺与聚乙二醇（PEG，1000），并加入少量丙酮，逐渐升温至60左右，待反应体系内丙酮除尽之后，接上回流冷凝管。在四口烧瓶中加入少量丙酮保持在6065温度下反应4小时后，将温度升至80，再反应30分钟 。n（2）预聚体的中和）预

7、聚体的中和n对预聚体进行降温，当温度降至40左右时，加入少量盐酸中和，调节PH值到6，加大量丙酮溶解稀释，快速搅拌混合物，直至混合物呈现半透明为止。n（3）乳化）乳化n将一定量的去离子水加入到四口烧瓶中，同时高速搅拌保持温度在40-50之间，将中间体置于滴液漏斗中，缓慢滴加入水中，待中间体完全滴完之后，将温度升至60保持10分钟，用盐酸调节乳液PH值，直至乳液呈无色透明为止（一般PH=6时，乳液为无色透明），最后的到了阳离子水性聚氨酯乳液。阴离子水性聚氨酯的合成阴离子水性聚氨酯的合成n合成机合成机理理n(1) 聚合物多元醇与异氰酸酯反应，制备预聚体。n(2) 在预聚体中加入亲水性扩链剂DMPA

8、，制备含羧基的预聚体，并用成盐剂中和羧基成盐。n(3) 将上述产物分散于水中，端羟基预聚体与水进行扩链反应形成大分子，大分子疏水部分卷曲聚集形成微粒中心，亲水部分分布在微粒表面形成水合层，成为稳定的水分散PU 乳液。实验步骤实验步骤n（1）预聚物的合成）预聚物的合成n在通干燥氮气的的条件下，在装有搅拌器、温度计及滴液漏斗的四口瓶中，按计量投入聚乙二醇（PEG，式量1000）与2，2-二羟甲基丙酸，并加入少量丙酮，将温度升至80除尽丙酮的同时最大化溶解DMPA固体，将白色固体DMPA完全溶解后，节回流冷凝管，然后缓慢将温度回至60，按配方计量缓慢滴加液态MDI，将温度保持在60-65，恒温反应4

9、小时，将温度再次升至80，反应30分钟。n（2）中和乳化及分散）中和乳化及分散n将NAOH按与-COOH摩尔比为1:1的计量，加入去离子水中配成NAOH水溶液，然后将聚合产物滴加到NAOH水溶液中，室温下，高速剪切搅拌，带预聚物全部乳化后，保持30分钟 。阴离子水性聚氨酯的改性阴离子水性聚氨酯的改性n实验原理实验原理n阴离子水性聚氨酯与阳离子氨基硅油在水溶液中、形成类似于盐类的混合体系，具有水溶性好的稳定乳液特点。阳离子氨基硅油与阴离子水性聚氨酯符合乳液，当共混液涂抹于羊毛织物表面时，由于大部分羊毛织物带有正电荷，故带有正电荷的阴离子水性聚氨酯由于电荷的异性相吸，自动覆盖于织物表面第一层，增加

10、其耐磨性（这是由于整理后的织物表面粗糙度减小及水性聚氨酯膜本身的耐磨性能所引起），同时不可避免的的降低了织物的柔软度与手感，此时阳离子氨基硅油由于电荷的同性相斥，覆盖于织物外层，增加了织物的柔软度与手感。n实验步骤实验步骤n将已经乳化好的阴离子水性聚氨酯至于装有电动搅拌器、温度计的四口烧瓶中，室温下，将阳离子氨基硅油通过滴液漏斗，以1:1（摩尔比）的计量比，缓慢滴入，待阳离子氨基硅油全部滴完后，继续搅拌并逐渐升温至50保持30分钟（除去混合乳液中的丙酮）。测试测试n热稳定性热稳定性n将装有阳（阴）离子水性聚氨酯乳液的四口烧瓶置于水浴锅中，分别在温度为30、40、50、60、70、80条件下搅拌，观察其乳液变化n乳液稳定性乳液稳定性n沉积试验：将乳液在50 ML (10 CM 长) 的离心管中， 采用静置、冷冻和在转速为3000转/分钟下，离心30分钟三种办法。 用试管装入少量分散液， 然后用塞子堵好试管口， 最后把试管放进冷冻柜(218) ， 放置三天后取出， 让其