树枝状聚合物改性对水性聚氨酯胶膜性能影响

发布时间:2019-11-22

一、力学性能分析

以羧酸基、磺酸基亲水扩链剂合成的水性聚氨酯,亲水基团的含量会对成膜后聚氨酯胶膜力学性能产生巨大影响,下图为ZW系列乳液所成胶膜力学性能测试结果。

如下图所示,从胶膜的力学性能数据上看,在未改性前胶膜随着磺酸基亲水扩链剂含量提高,胶膜的拉伸强度呈逐渐下降的趋势,主要原因是由于亲水的氨基磺酸盐(-SO3Na)基团增多,磺酸盐基团(-SO3Na)与有机高分子链间相容性差,分子链间作用力相对下降,造成拉伸强度减低;正是由于磺酸盐基团(-SO3Na)与有机高分子链相互间作用力减弱,从而容易发生分子链间的相对滑移,可以使聚氨酯胶膜伸长率增大;经过树枝状大分子PAMAM-G2改性后的ZW5胶膜拉伸强度较ZW4明显提高,断裂伸长率降低,说明树枝状大分子结构优势发挥了作用,树脂状大分子使聚氨酯分子链间作用力加强,改善了聚氨酯力学性能。

zw1~zw5胶膜的机械性能

二、胶膜耐热性分析

改变聚氨酯亲水扩链剂种类及含量,会对聚氨酯分子结构产生影响,影响分子间的相互作用力,从而影响胶膜的各种物理性能。针对磺酸/羧酸型水性聚氨酯胶膜耐热性测试,可以了解聚氨酯耐热稳定性,可以掌握树脂加工使用温度。如下图所示,是ZW系列乳液所成胶膜的耐热温度数据。

zw1~zw5胶膜耐热性测试

从上图所示的胶膜耐热性数据上看,未经过 PAMAM-G2 改性的ZW1~ZW4聚氨酯胶膜耐热性能随着磺酸基含量的增加而逐渐下降,这可以从分子热运动的角度解释,随着磺酸型亲水基的增加,分子链间作用力逐渐下降,分子链间束缚减少,分子链容易发生热运动,从而降低了胶膜耐热性能;经过 PAMAM-G2改性的ZW5聚氨酯胶膜耐热性能提高明显,这是因为高支化度的树脂状大分子对聚氨酯分子链的改性后,限制了分子链的运动,增加了分子间的作用力,从而提高了水性聚氨酯胶膜耐热性能。

三、胶膜耐水性分析

ZW系列磺酸/羧酸型水性聚氨酯由于亲水基含量种类的不同,胶膜的吸水率表现上也会有明显的差异,对ZW系列树脂所成胶膜的吸水率测试结果如下图所示。

zw1~zw5胶膜吸水率

从上图可以看出,在胶膜的吸水率方面,未经过树枝状大分子改性的聚氨酯胶膜ZW1~ZW4,随着磺酸基团含量的提高,胶膜的吸水率逐渐增大,耐水性下降,这是因为随着磺酸基团的增加,磺酸基的极性比较强,其亲水性也比羧酸型亲水扩链剂强,当磺酸基团增加到一定程度,分子链上极性更强的磺酸亲水基更容易吸收水分发生电离,从而增大了胶膜的吸水率,降低了胶膜耐水性;而ZW5经过树脂状大分子PAMAM-G2改性后,分子链间的相互作用得到强化,减少了分子链间的空隙,限制了水分子链间的渗透,使聚氨酯分子链间的吸附水减少,从而降低了胶膜吸水率,提高了聚氨酯耐水性能。

本文标签: 水性聚氨酯 

责任编辑:安大华泰

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