下圖是不同種類擴(kuò)鏈劑72h水性聚氨酯膠膜吸水率及膠膜在水中的浸泡現(xiàn)象。從下圖中可以看出,1,2-丙二醇擴(kuò)鏈的水性聚氨酯膠膜吸水率最高,耐水性能最差,1,6-己二醇擴(kuò)鏈的水性聚氨酯膠膜吸水率最低,耐水性能最好,乙二醇作擴(kuò)鏈劑時水性聚氨酯膠膜吸水率也較低。這可能是由于1,6-已二醇中含有較多疏水性的CH2一基團(tuán),此外,1,6-己二醇分子結(jié)構(gòu)對稱,易于形成結(jié)晶,也增強(qiáng)了水性聚氨酯結(jié)構(gòu)的耐水性能。乙二醇鏈段較短,其擴(kuò)鏈的水性聚氨酯結(jié)構(gòu)硬段密度較大,體系氫鍵相互作用力較強(qiáng),對水分子的進(jìn)入阻礙作用較強(qiáng),因此乙二醇制備的水性聚氨酯膠膜耐水性能也較好。

乙二醇為擴(kuò)鏈劑制得的水性聚氨酯膠膜耐水性與1,4丁二醇相比,1,4一丁二醇中疏水的—CH2—基團(tuán)數(shù)目增多,親水基含量相對較小,但由于乙二醇合成的水性聚氨酯結(jié)構(gòu)氫鍵作用更強(qiáng),綜合作用下,乙二醇擴(kuò)鏈的水性聚氨酯膠膜比1,4丁二醇耐水性好。

一縮二乙二醇為擴(kuò)鏈劑制得的水性聚氨酯膠膜耐水性與1,4-丁二醇相比,由于縮二乙二醇比14丁二醇結(jié)構(gòu)中多了一個醚鍵(-O-),而醚鍵的親水性較好,所以一縮二乙二醇擴(kuò)鏈的水性聚氨酯膠膜親水性明顯增大,膠膜吸水率增大,耐水性能下降。

一縮二乙二醇作擴(kuò)鏈劑時,由于其分子內(nèi)含有醚鍵(—O—),一方面醚鍵與水分子之間有氫鍵作用,可以與水結(jié)合,另一方面由于醚鍵較為柔順,增大了分子鏈與水的接觸機(jī)會,從而使其擴(kuò)鏈的水性聚氨酯膠膜具有較大的吸水率,吸水率僅次于1,2-丙二醇。

膠膜吸水率的大小受到氫鍵相互作用力和結(jié)晶性能雙重因素的影響,1,2-丙二醇和新戊二醇中的側(cè)甲基破壞了整個聚氨酯分子鏈的規(guī)整性,且使聚氨酯體系的氫鍵作用力減弱,因此吸水率較高,耐水性能較差。

膠膜耐水性能測試分析：

1,2-丙二醇擴(kuò)鏈的聚氨酯膠膜吸水率最高,耐水性能最差,1,6-己二醇擴(kuò)鏈的聚氨酯膠膜吸水率最低,耐水性能最好,乙二醇作擴(kuò)鏈劑時聚氨酯膠膜吸水率也較低。

可以看出,短鏈擴(kuò)鏈劑制備的聚氨酯膠膜較長鏈擴(kuò)鏈劑具有更好的力學(xué)性能,這是因?yàn)槎替湐U(kuò)鏈劑的引入縮短了硬段間的距離,使氫鍵化作用較易發(fā)生,提高了硬鏈段的有序程度,使硬段容易聚集在一起,這使得聚氨酯結(jié)構(gòu)中的長鏈段不容易進(jìn)入硬段,聚氨酯軟硬段的微相分離程度較高,所以拉伸強(qiáng)度大,硬度高,力學(xué)性能較為優(yōu)異。