应用于水性印花胶浆的高固含无溶剂PUD树脂开发

作者：黄莘豪 、龚毅钊、卢彦彬

公司：长兴材料工业股份有限公司

摘要： 水性聚氨酯近年来逐渐广泛被应用于纺织、皮革、油墨、接着剂等各领域。本文探讨了高固成分水性聚氨酯产品的开发，并对其应用于纺织印花胶浆上进行测试。

关键词：水性聚氨酯、印花胶浆
水性聚氨酯具有无毒、无污染操作方便及安全性好等诸多优点，已广泛应用于汽车内装饰、木器、油墨、纺织品、真空吸塑及制鞋等领域中。特别是近年来，由于溶剂价格的高涨和人们环保意识的增强，使水性聚氨酯取代溶剂型聚氨酯成为一个重要的发展方向。印花胶浆是依靠色浆中的黏合剂(树脂)将色浆牢固地附着在织物面料上，形成一种有伸缩性和遮盖性的涂膜。印花胶浆可通过丝网印刷分色套印的方法,将色浆分批印在布面上形成装饰图案。织物用水性胶浆的成分目前主要可分为二大类:一类是丙烯酸酯类共聚物，另一类是聚氨酯类。丙烯酸酯类成本较低，使用较广泛;水性聚氨酯类弹性好，手感优异，大多用于较高端产品。目前水性聚氨酯产品普遍固含较低，干燥速度慢，干燥时间较长，使得生产效率受到影响，限制了其应用发展，因此提高水性聚氨酯树脂的固含量是行业上急需发展的目标。

1、水性高固含无溶剂PUD树脂开发

本文以聚醚多元醇、氢化苯基甲烷二异氰酸酯(HMDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料，以DMPA、磺酸盐扩鍊剂做为亲水单体，采用自乳化法合成具有良好稳定性固含50-60%的成品，并探讨亲水基团比例对产品物性及应用上的影响。产品柔软手感佳可被用于纺织胶浆、鞋材油墨等多种领域。
2、实验部分

2.1主要实验原料及试剂

氢化苯基甲烷二异氰酸酯(HMDI): 工业品; 异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI):工业品; 六亚甲基二异氰酸酯(HDI) :工业品; 亚甲基聚四氧二醇(PTMEG) :工业品;二羟甲基丙酸(DMPA) :工业品; 聚氧乙烯醚二元醇:工业品; 双氨基磺酸盐:工业品;丙酮、去离子水。

2.2高固含水性聚氨酯合成

将聚多元醇置于3000ml的四口烧瓶中，于高温真空脱水干燥，再通氮气隔绝氧气与水气，经加入小分子二元醇原料，搅拌均匀升温至60℃后，加入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与氢化苯基甲烷二异氰酸酯(HMDI)，温度缓缓升至90℃后持温，反应至达到NCO%理论值后降温至60℃，加入丙酮稀释预聚体降黏并持续降温至50℃，将中和剂、扩鍊剂加入预聚体溶液中进行反应，待扩链结束后缓慢加入去离子水并强烈搅拌进行分散，待相转移完成后于60oC减压脱除丙酮，得到高固含聚氨酯分散体。

3、结果与讨论

通过调整亲水结构DMPA及双氨基磺酸盐的比例，可进一部影响聚氨酯的相关性能，如粒径大小、黏度及安定性，并进一部影响产品的应用性。DMPA为醇类的反应基团，须于预聚物段加入，可使产品具有较好的机械性能及强度。双氨基磺酸盐通常于扩链段一并导入，可赋予产品具有较好的柔软性及延伸性。

根据水合电双层理论，水性聚氨酯乳胶粒子是由内部亲油胶粒及外部水合电双层共同构成的。DMPA为羧酸型的内乳化剂，接于水性聚氨酯上电双层的内层为COO^-，水合层外层为HN+(C₂H₅)₃；双氨基磺酸盐为磺酸盐型的内乳化剂，接于水性聚氨酯上电双层的内层为SO^3-，水合层外层为Na⁺。水性聚氨酯乳胶粒子的粒径，是胶粒本身及水合电双层的总和。

来源：2022水性技术年会论文集