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表1 不同多元醇對乳液及膠膜性能的影響

從表1可以看出,6種聚醚合成的WPU乳液穩定性都比較好,但PPG類的成膜性能和耐水性能較PEG類好,PEG類聚醚主要是由環氧乙烷與水或乙二醇加成而制得,水溶性高,故成膜性和耐水性能皆不好,由于紡織品整理劑需要具有較好的耐水洗性,故采用PPG類聚醚多元醇形成的軟段較為適宜。

2.1.2 n(-NCO)/n(-OH)

控制n(-NCO)/n(-OH)是決定水性聚氨酯預聚體結構的重要因素。一般水性聚氨酯大分子鏈結構的硬段由異氰酸酯和親水性擴鏈劑組成,含有氨基甲酸酯基、取代脲等強極性基團,使水性聚氨酯具有剛性;聚醚或聚酯等多元醇構成了分子鏈的軟段,使水性聚氨酯具有柔軟性和彈性.人們常根據不同的需求調整n（-NCO）/n(-OHl,可得到不同特性的水性聚氨酯。本文為獲得綜合性能較好的水性聚氨酯,在DMPA含量及其他條件不變的情況下,考察了n(- NCO)/n(-OH),對乳液及膠膜性能的影響,見表2。

表2 n(- NCO)/n(-OH)對乳液及膠膜性能的影響

由表2知,當n(-NCO)/n(-OH)較小時,成膜的拉伸強度較小,隨著以n(-NCO)/n(-OH)的增大,膜的拉伸強度增加,硬脆性提高。原因是隨著以n(-NCO)/n(-OH)的增大,決定膜強度的硬段比例增大,硬段中的剛性鏈節如氨基甲酸酯鍵含量增大,而相對柔性鏈節的含量降低,使膠膜的拉升強度上升,彈性下降,斷裂伸長率也下降。

從表2還可以看出,吸水率隨以看出，吸水率隨n(-NCO)/n(-OH)的增大而減小,因為鏈段中疏水性基團（如氨基甲酸酯鍵)含量隨著n(-NCO)/n(-OH)的增大而增大,從而吸水率降低而耐水性升高。

綜合膠膜力學性能和耐水性, n(-NCO)/n(-OH)控制在1.6~1.7為宜,本文選擇比值為1.67,此時既可賦予WPU膜高力學性能,同時又能保持較好的耐水性。

2.1.3 DMPA含量

陰離子水性聚氨酯采用DMPA為親水單體,具有成本低、含量少、反應快等優點,故本文選用DMPA作為親水單體。不同含量DMPA合成了不同的水性聚氨酯乳液,對乳液外觀及穩定性的影響見表3。

表3 DMPA含量對乳液外觀及穩定性的影響

從表3可知,當含量3.0%時,乳液呈乳白色,分散粒徑大,乳液1d后分層,沉淀物聚集.逐步加大DMPA的含量,乳液粒徑逐漸變小,粘度變小,穩定性提高,體系透光率增大;超過6%,觀察到體系粘度變大,同時流動性變差,原因是隨著DMPA含量的加大,體系內的親水性離子基團增多,極性基團使水分子結構化,流動性變差.結合乳液的外觀和穩定性,DMPA含量4.5%~5.5%為宜,本文選擇DMPA含量為4.5%。

2.2 中和反應的影響因素

對于離子型水性聚氨酯,使用DMPA親水擴鏈劑制得的預聚體并不具有親水性,未被中和成鹽的基團親水性較弱,若直接在水中分散,則因親水性差而不易很好地分散,聚氨酯鏈上的羧基被堿中和以后,才能變成親水性良好的羧酸鹽基團(-COO-)。本試驗也選用三乙胺作為中和劑，定義中和度為三乙胺和二羥甲基丙酸中羧基量比的百分數。

2.2.1 中和度對水性聚氨酯乳液外觀及穩定性影響

作為一種水性膠態體系,乳液的穩定性非常重要。不同中和度對乳液外觀及穩定性的影響見表4。