聚氨酯預(yù)聚體自乳化細(xì)乳液中異氰酸酯基團(tuán)水解反應(yīng)模型的建立與驗(yàn)證

李 想，李仙會(huì)，吳佳林

（上海材料研究所，上海200437）

0 引 言

聚氨酯具有優(yōu)良的韌性、耐磨性、耐疲勞性及抗沖擊性，廣泛應(yīng)用于汽車、建筑等領(lǐng)域［1］。2001年，Landfester等［2］通過細(xì)乳液聚合方法制備了聚氨酯材料。目前，制備聚氨酯細(xì)乳液的方法主要有一步法和兩步法兩種。在一步法中，因異氰酸酯的水解反應(yīng)，產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量通常都低于10 000g·mol-1。Li等［3］對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn)，即先用多元醇和多異氰酸酯在甲苯中反應(yīng)生成端基為—NCO的預(yù)聚體，然后將含有預(yù)聚體、助穩(wěn)定劑、小分子擴(kuò)鏈劑、甲苯溶劑的油相分散在含小分子乳化劑、催化劑的水中，并均化、細(xì)乳液聚合，得到產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量超過10 000g·mol-1，此即為兩步法。為了研究聚氨酯細(xì)乳液聚合過程中異氰酸酯基團(tuán)（—NCO基團(tuán)）的水解反應(yīng)，并提高產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量，Zhang等［4］在原有界面聚合的基礎(chǔ)上提出了細(xì)乳液中多異氰酸酯水解反應(yīng)的物理模型，在該模型的假設(shè)中，多異氰酸酯與水在液滴表面反應(yīng)生成聚脲，并沉積在液滴表面形成多孔囊壁，水分子經(jīng)過生成的聚脲層擴(kuò)散至反應(yīng)區(qū)域與異氰酸酯繼續(xù)反應(yīng)，其試驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算機(jī)擬合結(jié)果均與該模型相符。

在聚氨酯的細(xì)乳液聚合中一般都使用小分子乳化劑，聚合結(jié)束后小分子乳化劑吸附在膠粒表面難以洗凈，會(huì)影響產(chǎn)品的電性能、表面性質(zhì)、耐水性和光學(xué)性能等［5］。因此，作者對(duì)聚氨酯細(xì)乳液兩步法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了聚氨酯自乳化細(xì)乳液聚合方法，即先通過本體聚合的方法制備含親水基團(tuán)的端—NCO的聚氨酯預(yù)聚體，然后將預(yù)聚體、助穩(wěn)定劑、多元醇擴(kuò)鏈劑、催化劑的油相分散在水中并均化、細(xì)乳液聚合，從而避免了使用小分子乳化劑。……