不同PEG分子量对聚氨酯乳液及薄膜性能的影响

2019-10-25 15:30阅读：

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一、不同PEG分子量对聚氨酯乳液及薄膜性能的影响
将制备的一系列水性聚氨酯乳液,测试乳液粘度、薄膜拉伸强度、断裂伸长率以及吸水率。详细见下图。

不同PEG分子量对聚氨酯乳液及薄膜性能的影响

随着PEG分子量的增大,乳液的粘度在PEG3350显著增大,这是由于大分子链段的亲水膨胀性能增加,链段间易相互缠绕,其大分子流体动力学体积增加的缘故。
随着PEG分子量的增大,薄膜的力学性能发生明显变化,其拉伸强度依次降低,断裂延伸率却不断上升。分析其可能原因如下随着PEG分子量的增大软段含量增加,硬段含量及其所形成的氨基甲酸酯基和脲基等刚性链节就要相对减少,使得其力学性能变差,拉伸强度降低；软段链节的含量及其长度相对增加,其大分子主链更加柔顺,致使其在受力方向上的形变能力增强,从而使断裂强力增大。
随着PEG分子量的增大

,薄膜的吸水率急剧增加。这可由聚氨酯膜的吸水机理来解释：当水与膜表面接触是,水分子就会渗入膜表面,并在膜内部进行扩散,由于亲水性极性基团很容易与水缔合,大分子很快被水饱和,在水分子的作用下,大分子之间相互作用被削弱,分子间距离增大,导致大分子膜的溶胀和溶解。如前所述,随着PEG分子量的增加,聚氨酯大分子链段中亲水性醚基增加,导致薄膜的亲水性能也增强,故而其吸水溶胀性能增加,而耐水性能下降。
二、不同PEG分子量对织物防水透湿性能的影响
将制备出的一系列水性聚氨酯乳液,按照焙烘温度140工艺对织物进行涂层,涂层量约为20g/m²测试其防水透湿性能见下图所示。

不同PEG分子量对织物防水透湿性能的影响

从上图可以看出,随着PEG分子量的增大,涂层织物的透湿量逐渐增大,静水压逐渐下降。这是由于随着PEG分子量的增大,聚氨酯分子链中亲水基团的增多；同时由于PEG分子量的增大,使得聚氨酯中硬段紧密堆积比例相对减少,相对分子质量分子间的孔隙增多,聚集体网络孔数目增加,使得织物透湿量增大。同时由于聚氨酯分子链中亲水基团的增多,使其亲水性能增强,从而耐水性能减弱,从而导致织物的静水压下降。从上图可以看出,PEG分子量从3350开始,透湿量增长缓慢,而静水压下降明显。
随着PEG分子量的增大,乳液稳定性下降乳液的粒径明显增大,粘度也明显增大薄膜拉伸强度逐渐减小,断裂伸长率逐渐增大薄膜吸水率逐渐增大涂层织物透湿量随之增大,而静水压随之减小。综合考虑,PEG分子量1450和2000满足防水透湿要求,适宜做防水透湿涂层整理剂,其中PEG分子量2000效果更好。
三、水性聚氨酯防水透湿涂层剂建议制备方法
选取PEG分子量1450或2000，R值1.4，DMPA质量分数6%左右，PBA/PEG摩尔比例2.0，扩链程度100%，中和100%，可以得到含固量在30%左右的良好效果的水性聚氨酯防水透湿涂层剂,其中PEG2000涂层剂防水透湿效果更优越。

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