水性聚氯酯纺织涂层剂合成和应用探究【摘要】本文以不同分子量的聚瞇多元醇搭配与脂 肪族的二异氧酸酯合成耐黄变的的纺织涂层用水性聚氨酯 乳液，通过扩链剂加入有效的改善了其耐水和耐溶剂性，通 过功能性单体的加入有效的改善其韧性、抗粘连性及在纤维 上的牢固性关键词】水性聚氨酯；纺织涂层；二异氧酸酯0前言近年来，水性聚氨酯的研究十分活跃，水性聚氨酯是以 水做介质，具有不燃、无毒、不污染环境、节省能源以及易 加工等优点，应用范围也越来越广，在涂料、胶粘剂、织物 处理剂、乳液聚合高分子乳化剂等方面得到日益广泛的应 用，聚氨酯材料由于其独特的结构，可赋予加工产品突出的 强度、柔韧、耐磨、透湿、耐低温等性能［1］水性聚氨酯 作为纺织涂层剂是日前纺织涂层整理加工的发展方向，用于 纺织涂层的水性聚氨酯不含甲醛，具有优良的成膜和弹性， 已被用于各种织物或纤维的纺织面料的后整理和涂层处理1聚氨酯涂层剂用乳液的研制水性聚氨酯涂层剂用乳液是由软段原料和硬段原料聚 合而成，是一种嵌段聚合物［2］软段部分使聚氨酯柔软而 具有弹性，由聚瞇或聚酯低聚多元醇构成；硬段使聚氨酯具 有强度和弹性模量，由二异氧酸酯和扩链剂构成水性聚氨 酯以亲水成分不同分为：阴离子型、阳离子型、非离子型。
具体合成方法，要根据不同品种和要求来决定1. 1异氤酸酯的选择合成聚氨酯的主要原料为二异氧酸酯，以结构来分，可 分为芳香族和脂肪族芳香族含有芳环，代表性的品种为 TDI,脂肪族也称饱和族，品种如IPDI、HDI等对比两类 聚氨酯性能，芳香族优点为弹性、强力、伸长较好，对PVC 增塑剂的影响也较小，因此可用于PVC转移涂层的面层，产 量较多，成本也低一些缺点为耐光性较差、易泛黄，脂肪 族则反之一般把涂层剂分为耐黄变和黄变型等品种对中 深色涂层产品，也可选用黄变型，价格便宜、成本低、效益 大耐黄变型可在涂层剂中加入各种助剂，包括防老化剂和 紫外光吸收剂等以改善泛黄性能还有耐黄变型主要采用脂 肪族二异氧酸酯，从产品结构上解决泛黄问题1.2链增长剂的选择聚氨酯涂层剂用的大分子链增长剂主要有聚酯多元醇 和聚瞇多元醇两种在应用方面来对比聚酯和聚瞇型的性 能，则前者更具有优良的成膜强度和伸长度，耐光耐热较好 通常聚酯或聚瞇二醇分子量2000以上的产品柔软；1000〜 2000为半硬或半软；400〜1000为硬性有时为达到产品性 能，可以几种多元醇混拼使用一般产品如箱包等要高硬度 涂层剂；各类仿皮革如鞋面和一般工业用布等选用中等硬度 涂层剂；服装和外衣用柔软类涂层剂。
1.3交联单体和功能性单体的选择在水性聚氨酯（WPU）制备中由于引入亲水基团，使聚 氨酯胶膜的耐水、耐溶剂性能下降，从而限制了聚氨酯乳液 的应用范围为了克服这一缺陷，引入交联剂是行之有效的 办法，使聚氨酯分子链形成支链结构，成膜后形成空间网络 结构，使其耐水、耐溶剂性能大大提高但是，交联结构的 引入，又会使体系早期粘度增加过快，容易产生凝胶现象， 聚氨酯的稳定性和胶膜的延展性能等机械性能会受到影响通过试验对比研究，我们筛选了一种较为理想的材料， 它在一定的温度下分子中所含有的几个活性基团可以与纤 维或聚氨酯链中的活性基团进行反应在实验中同时考察储 存稳定性，乳液不会在放置过程中凝胶，同时乳液在使用中 成膜交联时一部分活性基团继续反应，使聚氨酯成膜柔软不 粘连，同时耐水性也有了明显的提高因此，交联利用量的 优化是聚氨酯乳液制备的关键要保持乳液稳定性，综合乳 液的粘度、吸水率等因素，交联剂的质量分数应为1%左右在聚氨酯涂层剂使用时将这种材料加到其中，通过涂 布、烘干、焙烘等几道工序加工成的涂层产品，在粘结牢度、 耐水压、耐水洗牢度及耐干洗等几个方面的指标都有很大的 提高如粘结牢度，在同等条件下在尼龙绸上做对比，未加 交联剂的涂层焙烘后用指甲揉刮，部分涂层膜可以刮去；用 交联剂者用指甲很难从基布上刮掉膜层。
在耐水洗牢度方 面，未加交联剂者用水浸泡l-2h,涂层会泛白，用手搓揉， 部分涂层有脱落；若加了交联剂，在自来水中浸泡24h涂层 也无泛白现象，搓揉时涂层也不会脱落在耐甲苯的试验中, 若不加交联剂的涂层，浸入甲苯后涂层会溶胀脱落；而用交 联剂者用甲苯就不易除去涂层2水性聚氨酯纺织涂层的配制涂层加工是纺织品后整理技术的一种，即在织物表面均 匀涂以能形成薄膜的高分子化合物，以改变织物的性质和风 格，提高纺织品的附加值，满足人们的需求目前，涂层纺 织品产量逐年上升，全球涂层纺织品已占纺织品总产量的 25%以上，基本上是采用先进的发泡涂层工艺取代传统的涂 层工艺发泡涂层是在涤纶织物的背面涂覆泡沫胶层，利用 该涂膜层产生阻燃、防污等性能，并使织物兼具独特的风格、 手感和外观，且透气性好、成本低所以发泡涂层具有广阔 的应用前景涂层织物的加工方法有许多，目前用于工业生产上主要 是湿法涂层和干法涂层［2］湿法涂层是利用强极性溶剂二甲基甲酰胺（DMF）能与 之无限混溶的特点，将直链分子的聚氨酯溶解于二甲基甲酰 胺中制成涂布浆经聚氨酯二甲基甲酰胺涂层的基布，与水 溶液接触，涂层表面中的二甲基甲酰胺向水相溶出，而聚氨 酯由于不溶于水使浓度迅速提高，分子间的凝聚力增大，即 形成半渗透膜［3］。
通过半渗透膜，二甲基甲酰胺向水相扩 散，而水也向涂层扩散渗透涂层浆由于组成的变化和浓度 的迅速提高形成不稳态，致使涂层浆在基布上形成骨架结 构由于半渗透膜能产生强烈的渗透压，促使涂层浆中的二 甲基甲酰胺处于急激的挤出状态因此在最外的涂层表面会 出现垂直于膜表面的二甲基甲酰胺溶出通路的痕迹，最终生 成微孔薄膜这种由工艺形成的微孔贯通成网络，既具有透 气透湿性，又有良好的防水性湿法涂层大多以溶剂型涂层 剂为涂层浆，涂布后必须进行水溶处理所以其工艺较为复 杂，设备较为庞大，但其透气性及弹性较干法涂层为好，尤 其是较厚的涂层干法涂层是用溶剂或用水稀释涂层剂，并添加必要的助 剂配制成涂布浆，借涂布器均匀涂布于基布上然后经加热, 使溶剂汽化，从而涂层剂在基布表面形成坚韧的薄膜干法 涂层的工艺及设备较为简单，一般将涂层浆配制后即可涂 布涂层浆中可加入发泡剂，或用机械打成泡沫浆涂布，其 泡沫比为200-300g/Lo涂布后即进行烘干和焙烘，可获得柔 软丰满、弹性优良的效果3结语（1）调整原料种类、配方的软硬段含量和亲水体系， 使体系成为高固含水性聚氨酯乳液n (-NCO)❷n (-OH) 选择控制在2. 5❷1-3. 5^1, 一般在3❷1左右为宜。
2) 加入交联单体，引发多元共聚，对软性聚氨酯涂 膜起到一定的改进效果水性聚氨酯分子量要足够大，且具 有高密度交联网状分子结构[4],这样产品才能达到或接近 溶剂型聚氨酯性能，交联密度越高性能越好，水性化就越困 难，要达到性能和水性化的统一是本项目的技术关键问题 采用分步聚合，多段交联的途径解决上述问题，创新点在于 在预聚体合成阶段加入含不同反应活性的多官能团单体进 行初步交联，并在分子链上接入下步接枝共聚的反应点，从 而使产物在最终成膜时引发交联，达到预期的性能3) 采用多种聚瞇搭配使用，使乳液涂膜表现高延伸 性和柔软性传统聚氨酯在合成时只是使用单一种类的大分 子多元醇，本项目采用多种分子量、多官能度的聚瞇搭配使 用，使聚氨酯在大分子骨架上即有了优异的网状结构，且仍 然保持柔软的特性4) 功能性单体的使用：加入了极少量的活性单体， 物理共混型和化学反应型配合使用，显著提高涂膜了的表面 疏水性和耐水洗性能参考文献】[1] 黄玲，吕艳萍，李临生.棉织物抗皱整理剂的应用[J].印染，2003 (8)： 47-49.［2］ 李绍雄，刘益军•聚氨酯树脂及其应用［M］.北京：化 学工业出版，2002： 45-46 441-443.［3］ 顾辉•涂层织物中涂层剂与织布剥离方法和成分分 析的方法［D］.苏州：上海华东大学，2006.［4］ 王博.交联型水性聚氨酯的制备及应用研究［D］.南 京：南京工业大学，2004.［责任编辑：杨扬］。