2.4中和劑用量(中和度)的影響[YingXiang]

制備[ZhiBei]PUD通常采用[CaiYong]不含活性氫的叔胺作為中和劑，本試驗[ShiYan]選擇三乙胺作為中和劑，表4和圖4為不同中和劑加量對PUD性能[XingNen]的影響[YingXiang]試驗[ShiYan]結果。

圖4不同中和度制備[ZhiBei]的PUD的平均粒徑

表4和圖4結果表明，在一定中和范圍內隨著中和度的增加，體系的粒徑變小，透明度提高，分散穩定性提高，體系黏度也有所增加，但中和度太大，則胺味比較重。

2.5擴鏈劑對PUD水分[ShuiFen]散性及其性能[XingNen]的影響[YingXiang]

通常，制備[ZhiBei]PUD采用[CaiYong]的擴鏈劑為二官能度或三官能度的醇或胺，表5為采用[CaiYong]相同的預聚物，不同擴鏈劑進行擴鏈分散所制備[ZhiBei]的PUD的試驗[ShiYan]結果。

表4三乙胺用量對PUD的水分[ShuiFen]散性的影響[YingXiang]

表5不同擴鏈劑對PUD性能[XingNen]的影響[YingXiang]

試驗[ShiYan]表明，采用[CaiYong]二官能度或三官能度的醇或胺，均可順利完成擴鏈反應[FanYing]。但采用[CaiYong]二元胺擴鏈，由于生成的PUD中存在脲鍵，氫鍵作用加強，使得涂膜的強度比二元醇制備[ZhiBei]的PUD大(表現為硬度增大)，此外，采用[CaiYong]胺擴鏈生成的PUD，其分子末端為—NH2，而醇擴鏈的末端為—OH，使得采用[CaiYong]胺擴鏈的PUD體系的pH值比醇擴鏈的明顯要高。同時試驗[ShiYan]結果表明，采用[CaiYong]二乙烯三胺和異佛爾酮二胺擴鏈制備[ZhiBei]的PUD，其涂膜的柔韌性較差，而硬度相對提高。

2.6反應[FanYing]時間及反應[FanYing]溫度對PUD合成的影響[YingXiang]

表6和表7及圖5分別為預聚物合成的反應[FanYing]時間和溫度對PUD水分[ShuiFen]散性影響[YingXiang]的試驗[ShiYan]結果。

表6預聚物反應[FanYing]時間對PUD水分[ShuiFen]散體性能[XingNen]的影響[YingXiang]

注:預聚物保溫反應[FanYing]時間為5h

表7預聚物反應[FanYing]溫度對PUD水溶性的影響[YingXiang]

注:預聚物保溫反應[FanYing]時間為5h

圖5反應[FanYing]時間與預聚物—NCO值之間的關系

由表6、表7和圖5可知，制備[ZhiBei]聚氨酯[JuAnZhi]預聚物選擇反應[FanYing]溫度在80～90℃，保溫反應[FanYing]時間在4～6h之間為宜，在此條件下，—NCO和—OH已基本反應[FanYing]完全，制備[ZhiBei]的PUD樹脂的水分[ShuiFen]散性比較好。

2.7水性聚氨酯[JuAnZhi]分散體(PUD)樹脂的DSC分析

聚氨酯[JuAnZhi]可看作是一種含軟鏈段和硬鏈段的嵌段共聚物，通常軟段由聚合物多元醇(通常為聚醚或聚酯二醇)組成，硬段則由多異氰酸酯和短鏈二胺以及含離子的短鏈物質及短鏈二醇組成[1，6-8]。由于兩種鏈段的熱力學不相容性，會產生微觀相分離，在聚合物基體內部形成相區或微相區。Cooper.S.L等人于1966年首先提出以兩相形態學概念來解釋聚氨酯[JuAnZhi]材料獨特的性能[XingNen]和粘彈性行為[1，7]。在聚氨酯[JuAnZhi]材料分子結構中由于存在氨基甲酸酯，脲基、酯基、醚基等而產生廣泛的氫鍵，其中氨基甲酸酯鍵和脲鍵產生的氫鍵對硬段相區的形成有較大的貢獻，聚氨酯[JuAnZhi]的硬段起增強作用，提供多官能度的物理交聯;軟段基本被硬相區交聯，但是活動相對大一些。聚氨酯[JuAnZhi]具有既堅硬又柔韌的獨特性能[XingNen]和范圍寬的物理機械性能[XingNen]正是由于微相區形成的結果。水性聚氨酯[JuAnZhi]分散體分子結構和通常的聚氨酯[JuAnZhi]聚合物類似，成膜后在微觀上也存在著微相分離，圖6是本研究制備[ZhiBei]的PUD涂層的DSC譜圖。PUD涂膜的DSC譜圖表明，在-25～-40℃處和50～80℃處存在兩個明顯的玻璃化轉變溫度(Tg)，其中低轉變溫度(Tg1)為PUD的軟相區的Tg，高轉變溫度(Tg2)為PUD的硬相區的Tg。由于PUD存在一個低溫Tg1(通常在0℃以下)，這就是PUD具有低溫成膜性和低溫柔韌性。

2.8水性聚氨酯[JuAnZhi](PUD)樹脂及其的性能[XingNen]指標

本試驗[ShiYan]制備[ZhiBei]的脂肪族水性聚氨酯[JuAnZhi]樹脂的主要技術指標見圖6聚醚基PUD的DSC譜圖

表8，由其配制的水性木器清漆技術指標見表9。

表8水性聚氨酯[JuAnZhi]分散體(PUD)樹脂主要性能[XingNen]指標

表9聚氨酯[JuAnZhi]水性木器清漆主要性能[XingNen]指標

3結語

(1)采用[CaiYong]異佛爾酮二異氰酸酯、聚合物二元醇和二羥甲基丙酸為主要原料，采用[CaiYong]預聚物法工藝，可制備[ZhiBei]出性能[XingNen]優異的、分散穩定的脂肪族聚氨酯[JuAnZhi]水分[ShuiFen]散體樹脂(PUD);

(2)聚合物二元醇的種類及相對分子質量大小對PUD的水分[ShuiFen]散性、貯存穩定性以及涂膜性能[XingNen]有著重要的影響[YingXiang];

(3)預聚物中的n(—NCO)∶n(—OH)比對于PUD合成穩定性、水分[ShuiFen]散性及涂膜的物理機械性能[XingNen]有很大的影響[YingXiang];

(4)PUD中羧基含量是影響[YingXiang]PUD水分[ShuiFen]散穩定性的主要因素之一，隨著羧基含量的增加，PUD粒徑減小，透明度增加，水分[ShuiFen]散性提高，但黏度增加;

(5)中和度對PUD的水分[ShuiFen]散性有影響[YingXiang];

(6)胺類擴鏈劑比醇類擴鏈劑所制備[ZhiBei]的PUD水分[ShuiFen]散性好且硬度高;

(7)DSC分析表明PUD涂膜微觀結構存在硬相域和軟相域的微相分離，粒徑及其分布測定結果表明，通過合理設計配方完全可以制備[ZhiBei]出粒徑在20～100nm的典型的聚氨酯[JuAnZhi]水分[ShuiFen]散體樹脂;

(8)本試驗[ShiYan]制備[ZhiBei]的硬質脂肪族水性聚氨酯[JuAnZhi]分散體樹脂綜合性能[XingNen]優異，可以用于木材、金屬以及塑料等基材表面的涂覆。