一、不同PEG分子量對(duì)聚氨酯乳液及薄膜性能的影響

將制備的一系列水性聚氨酯乳液,測(cè)試乳液粘度、薄膜拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率以及吸水率。詳細(xì)見(jiàn)下圖。

隨著PEG分子量的增大,乳液的粘度在PEG3350顯著增大,這是由于大分子鏈段的親水膨脹性能增加,鏈段間易相互纏繞,其大分子流體動(dòng)力學(xué)體積增加的緣故。

隨著PEG分子量的增大,薄膜的力學(xué)性能發(fā)生明顯變化,其拉伸強(qiáng)度依次降低,斷裂延伸率卻不斷上升。分析其可能原因如下隨著PEG分子量的增大軟段含量增加,硬段含量及其所形成的氨基甲酸酯基和脲基等剛性鏈節(jié)就要相對(duì)減少,使得其力學(xué)性能變差,拉伸強(qiáng)度降低；軟段鏈節(jié)的含量及其長(zhǎng)度相對(duì)增加,其大分子主鏈更加柔順,致使其在受力方向上的形變能力增強(qiáng),從而使斷裂強(qiáng)力增大。

隨著PEG分子量的增大,薄膜的吸水率急劇增加。這可由聚氨酯膜的吸水機(jī)理來(lái)解釋：當(dāng)水與膜表面接觸是,水分子就會(huì)滲入膜表面,并在膜內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散,由于親水性極性基團(tuán)很容易與水締合,大分子很快被水飽和,在水分子的作用下,大分子之間相互作用被削弱,分子間距離增大,導(dǎo)致大分子膜的溶脹和溶解。如前所述,隨著PEG分子量的增加,聚氨酯大分子鏈段中親水性醚基增加,導(dǎo)致薄膜的親水性能也增強(qiáng),故而其吸水溶脹性能增加,而耐水性能下降。

二、不同PEG分子量對(duì)織物防水透濕性能的影響

將制備出的一系列水性聚氨酯乳液,按照焙烘溫度140℃工藝對(duì)織物進(jìn)行涂層,涂層量約為20g/m2測(cè)試其防水透濕性能見(jiàn)下圖所示。

從上圖可以看出,隨著PEG分子量的增大,涂層織物的透濕量逐漸增大,靜水壓逐漸下降。這是由于隨著PEG分子量的增大,聚氨酯分子鏈中親水基團(tuán)的增多；同時(shí)由于PEG分子量的增大,使得聚氨酯中硬段緊密堆積比例相對(duì)減少,相對(duì)分子質(zhì)量分子間的孔隙增多,聚集體網(wǎng)絡(luò)孔數(shù)目增加,使得織物透濕量增大。同時(shí)由于聚氨酯分子鏈中親水基團(tuán)的增多,使其親水性能增強(qiáng),從而耐水性能減弱,從而導(dǎo)致織物的靜水壓下降。從上圖可以看出,PEG分子量從3350開(kāi)始,透濕量增長(zhǎng)緩慢,而靜水壓下降明顯。

隨著PEG分子量的增大,乳液穩(wěn)定性下降乳液的粒徑明顯增大,粘度也明顯增大薄膜拉伸強(qiáng)度逐漸減小,斷裂伸長(zhǎng)率逐漸增大薄膜吸水率逐漸增大涂層織物透濕量隨之增大,而靜水壓隨之減小。綜合考慮,PEG分子量1450和2000滿足防水透濕要求,適宜做防水透濕涂層整理劑,其中PEG分子量2000效果更好。

三、水性聚氨酯防水透濕涂層劑建議制備方法

選取PEG分子量1450或2000，R值1.4，DMPA質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%左右，PBA/PEG摩爾比例2.0，擴(kuò)鏈程度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濕涂層劑,其中PEG2000涂層劑防水透濕效果更優(yōu)越。