孙大庆 　李艳凤　周向东(温州瓯海东宝化学有限公司,温州325016)

　　前言

　　近几年,随着人们消费水平的提高,用高档的漆革、开边珠等制成的革制品在市场上很走俏,这种高光亮厚涂饰的“湿光效果”,用传统的硝化棉或用一些低含量的聚氨酯乳液都达不到应有的涂饰效果,前者涂层的抗张强度和耐曲折性差,后者由于乳液含量低、涂层薄,涂饰后达不到理想的平细度。目前国内涂饰漆革普遍使用斯塔尔公司的EX-50863[1]、科莱恩公司的Aqualen[2]顶涂L等产品。笔者尚未发现国内有关高含量聚氨酯的研制生产的报导。因此,尽快研制开发新一代高含量水性聚氨酯产品是一个很重要的课题,本文就合成中影响乳液稳定的几个重要因素,进行初步的探讨。并在实际应用中验证该工艺的可行性。

1　试验部分

1.1合成用原料

IPDI(德国进口)

四氢呋喃聚醚(分子量1000)(日本进口)

1,4-丁二醇(进口)

二羟甲基丙酸(美国进口)

丙酮(北京燕山石化二厂)

三乙胺(进口)

1.2实验室制法

　　将IPDI、四氢呋喃聚醚、二羟甲基丙酸、1,4-丁二醇、丙酮置于装有冷凝器的三口烧瓶中,在80℃下搅拌反应近4小时,当化学分析异氰酸酯(-NCO)达到规定值时,冷却,加入三乙胺水溶液,中和反应1小时后,升温、真空脱丙酮,当固含量达到理论值时,得成品乳液。

2　结果与讨论

2.1乳液颗粒分散状态对其粘度的影响

　　一个稳定的乳液,应是在长期重力作用下,不产生大量的沉淀物;乳液在放置过程中粘度也没有较大的变化。高含量的乳液,由于树脂含量高,颗粒间紧密堆积,接触面积增大,很容易产生“胶解”现象,最终失去流动性。在试验中,笔者将同一聚氨酯溶液分为两部分,分别进行中和,乳化出不同细度的两种乳液进行比较,并实测其粘度值和粒径范围,得出如图1所示的结果。从图中可知,粒径越大,乳液的粘度越低,粒径越小,粘度越高。从乳液分散状态上看[3],在保证贮存稳定的前题下,乳液粒径越大,彼此之间还是相对有序的排列分散在水中(如图2),在受外力剪切作用时,阻力较少,粘度值较低;当乳液颗粒很小时,水溶性大分子不是以“球型”的卷曲状态存在,而是以自由伸长的低能态出现,这种自由状态在大分子之间形成了互相缠绕、盘旋、缔合、成键,造成了分子间、粒子之间的紧密相连,从而导致乳液的粘度明显升高,有时甚至在贮存中产生凝解,因此,高含量乳液的合成中,控制适中的乳液颗粒,是乳液稳定的一个前题条件。

2.2乳化时的机械剪切作用对乳液粘度的影响

　　合成较低含量的聚氨酯乳液,中和时机械作用的时间和强度一般对乳液的粘度没有较大的影响,而合成高含量的乳液,由于加水量少,在中和乳化时应注意调整中和工艺,适当延长中和后搅拌作用的时间,保持乳液在较长时间内受高剪切作用,这样会有效的避免因树脂乳化后粘度值过高,给脱丙酮工艺带来的种种困难。经试验,在搅拌速度恒定和为零情况下,在不同的时间内做粘度值的变化量得到如图3图像,从图中反映出,当剪切速度V=恒值时,随着时间推移,乳液的粘度逐渐下降,最终达到平衡状态取得了最小值(b点),当剪切速率为零时,乳液的粘度缓慢回升,但无论时间延长多久,粘度也恢复不到剪切速率为恒值的最高点(a点)。这说明乳液的高触变性结构受到一定程度的破坏,分子间疏水基团的缔合也有部分得到解除。但当剪切外力取消时,乳液稠度也有一个回升过程,这种触变性能也是涂饰过程中所需要的性能。在喷涂和滚涂中,当乳液受到气流或滚涂的高剪切作用时,粘度表现为最低值,这将有利配料雾化,并促进流平;当外力作用停止时,乳液的粘度会自动升高,又表现出良好的防流挂性,并可避免重喷、流浆现象的产生。总之,在保持乳液具有一定的触变性的同时,尽量通过外力机械剪切作用,降低乳液粘度值,使高含量的乳液贮存稳定,稠度不变。