環(huán)保含鋯鹽羧酸/磺酸鹽型聚氨酯膠黏劑的制備及性能

王?；?， 郭 倩， 費(fèi)貴強(qiáng)， 牛玉坤

(陜西科技大學(xué) 教育部輕化工助劑化學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 西安 710021)

環(huán)保含鋯鹽羧酸/磺酸鹽型聚氨酯膠黏劑的制備及性能

王?；ǎ?郭 倩， 費(fèi)貴強(qiáng)， 牛玉坤

(陜西科技大學(xué) 教育部輕化工助劑化學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 西安 710021)

以二羥甲基丁酸(DMBA)為羧酸鹽型擴(kuò)鏈劑，3-氯-2-羥基-丙磺酸鈉(CHPS)、1,4-二羥基丁烷-2-磺酸鈉(DDBS)為磺酸鹽型擴(kuò)鏈劑，碳酸鋯銨為交聯(lián)改性劑，合成了兩種不同的含鋯鹽羧酸/磺酸鹽型聚氨酯(WPU)膠黏劑.系統(tǒng)研究了不同比例的擴(kuò)鏈劑對(duì)WPU乳液和膠膜性能的影響，結(jié)果表明：與DMBA/CHPS相比，DMBA/DDBS具有更優(yōu)異的性能，且當(dāng)質(zhì)量比為9∶1時(shí)性能較佳.與純DMBA型WPU相比，DMBA/DDBS型WPU膠膜的吸水率從6.58%上升為10.17%，熱分解溫度從268.67 ℃上升到303.02 ℃，拉伸強(qiáng)度從18.88 MPa提高到23.2 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率從337.28%提高到403.12%.

磺酸鹽/羧酸鹽; 水性聚氨酯; 膠黏劑; 鋯鹽

0 引言

聚氨酯(PU)是一類具有優(yōu)異的耐磨性、耐溶劑性、高強(qiáng)度、高彈性的合成高分子材料，它以彈性體、膠黏劑、泡沫塑料、涂料等產(chǎn)品的形式，在許多領(lǐng)域已獲得了廣泛的應(yīng)用[1].膠黏劑是當(dāng)今時(shí)代快速發(fā)展和提高人們生活質(zhì)量必不可少的重要合成材料之一，而PU類膠黏劑因具有粘接強(qiáng)度高、柔韌性佳、耐沖擊性強(qiáng)，耐磨性能、屈撓性能和耐溫性能優(yōu)異的特點(diǎn)，在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代國(guó)防中發(fā)揮著不可忽視的作用[2-5].

水性聚氨酯(WPU)膠黏劑是指PU分子結(jié)構(gòu)中含有親水性基團(tuán)且可分散于水中的PU膠黏劑[6,7]，其以水為分散介質(zhì)，摒棄了傳統(tǒng)的完全以有機(jī)溶劑為主的聚氨酯膠黏劑，具有安全、環(huán)保、使用方便，生產(chǎn)過程成本低、高產(chǎn)出、低能耗、污染小的特點(diǎn)，使其成為膠黏劑行業(yè)未來發(fā)展的重點(diǎn)[8,9].WPU制備過程中，親水基團(tuán)的引入是合成的關(guān)鍵，陰離子型親水基團(tuán)是最常用的引入親水基團(tuán)的方法，主要有磺酸型與羧酸型兩類[10,11].磺酸鹽型WPU與羧酸鹽相比，磺酸鹽型WPU由于自身含有磺酸這種強(qiáng)極性的親水性基團(tuán)，較容易制得高固含的WPU乳液[12]，并且磺酸基團(tuán)屬于強(qiáng)離子性基團(tuán)，它會(huì)使聚氨酯分子間的庫(kù)侖力和氫鍵作用力增強(qiáng)，從而可以降低軟、硬段間的相分離程度[13].此外，由于磺酸型WPU在制備過程中不需要進(jìn)行中和反應(yīng)，并且無揮發(fā)性胺的刺激性氣味，粘接材質(zhì)時(shí)具有更高的初粘強(qiáng)度和終剝離強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛研究[14-16].

雖然磺酸鹽型WPU具有上述眾多優(yōu)點(diǎn)，但是由于磺酸鹽中含有強(qiáng)親水性基團(tuán)SO32-，單獨(dú)制備的磺酸鹽型WPU的耐水性較差.羧酸鹽型WPU中和羧基成鹽，由于羧酸屬于弱酸，所以羧酸鹽型WPU具有較好的耐水性，但引入羧基制備的WPU乳液黏度大，固含量不易提高[17].本文在PU分子鏈段上同時(shí)引入羧基和磺酸基，可實(shí)現(xiàn)兩種親水基團(tuán)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而制得高固含量、粘接強(qiáng)度大、耐水性能優(yōu)良的WPU乳液.

本文以二羥甲基丁酸(2,2-dimethylolbutanoic acid: DMBA)為羧酸鹽型擴(kuò)鏈劑，3-氯-2-羥基-丙磺酸鈉 (3-chloro-2-hydroxy-propanesulfonate: CHPS),1,4-二羥基丁烷-2-磺酸鈉(1,4-dihydroxybutane-2-sulfonate: DDBS)為磺酸鹽型擴(kuò)鏈劑，合成了兩種不同的羧酸鹽/磺酸鹽復(fù)合型含鋯鹽WPU膠黏劑.通過紅外光譜分析了WPU乳液的結(jié)構(gòu)特征，探討并對(duì)比了兩種磺酸鹽與羧酸鹽型擴(kuò)鏈劑的不同比例對(duì)WPU聚合物的固含量、粒徑、粘度，膠膜的吸水率、耐熱性能、力學(xué)性能的影響，最終確定了各系列中羧酸與磺酸型擴(kuò)鏈劑的最優(yōu)配比.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

(1)主要試劑：聚己內(nèi)酯二元醇(PCL-1000),工業(yè)級(jí)，孝感市易生新材料有限公司；異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI),工業(yè)級(jí)，德國(guó)拜耳公司；二月桂酸二丁基錫(DBTDL),分析級(jí)，天津市福晨化學(xué)試劑廠；二羥甲基丁酸(DMBA),工業(yè)級(jí)，山東新悅達(dá)化工有限公司；1,4-二羥基丁烷-2-磺酸鈉(DDBS),自制；3-氯-2-羥基-丙磺酸鈉(CHPS),AR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；1,4-丁二醇(BDO)、乙二胺(EDA),AR，天津市福晨化學(xué)試劑廠；三羥甲基丙烷(TMP),AR，天津市化學(xué)試劑研究所；硅烷偶聯(lián)劑(KH550),工業(yè)級(jí)，廣州市中杰化工科技有限公司；碳酸鋯銨,工業(yè)級(jí)，濟(jì)南萬多鑫化工有限公司；丙酮,AR，天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；三乙胺(TEA),AR，天津市天力化學(xué)試劑有限公司.

(2)主要儀器：DZKW-D-2恒溫水浴鍋、DZ-ZBCCII真空干燥箱,上?？坪銓?shí)業(yè)發(fā)展有限公司；JJ-1精密增力電動(dòng)攪拌器,江蘇省金壇市新航儀器廠；DSX恒速數(shù)顯控制器,杭州儀表電機(jī)有限公司；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,上海亞榮生化儀器廠；SHZ-DII循環(huán)水式多用真空泵,鄭州科豐儀器設(shè)備有限公司.

1.2 含鋯鹽羧酸/磺酸鹽型聚氨酯乳液的制備方法

本實(shí)驗(yàn)制備過程中固定體系的R值(異氰酸酯指數(shù)，n(-NCO)∶n(—OH))為1.15、交聯(lián)劑TMP的含量為1.99%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以乳液的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，下同)、偶聯(lián)劑KH-550的含量為0.74%、碳酸鋯銨的含量為體系中羧基含量的0.06倍、中和度為100%、親水性擴(kuò)鏈劑的含量為6.02%.

將一定量TEA、DMBA加入500 mL燒瓶中進(jìn)行中和反應(yīng)30 min(或在反應(yīng)后中和反應(yīng)30 min)；稱取一定量預(yù)先脫水處理過的PCL-1000及IPDI于上述燒瓶中，加入2～3滴DBTDL催化劑，在有冷凝及溫度計(jì)的條件下，80 ℃反應(yīng)2 h，期間根據(jù)體系的粘度加入適量的丙酮降粘；反應(yīng)完成后加入一定量的BDO，80 ℃下反應(yīng)1 h，期間加入適量的丙酮降粘；稱取一定量的TMP、硅烷偶聯(lián)劑(KH-550)加入上述反應(yīng)體系，80 ℃下反應(yīng)1 h；反應(yīng)完成后降低溫度至室溫，在高速攪拌下緩慢加入一定量的純凈水(包括一定量的EDA、磺酸型擴(kuò)鏈劑及碳酸鋯銨)，降速后繼續(xù)反應(yīng)20～30 min停止攪拌.

將上述所得的丙酮-水體系的聚氨酯乳液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的梨形瓶中，控制溫度為50 ℃，使體系中的丙酮脫除，直至體系中不再有丙酮味，即認(rèn)為丙酮已脫除干凈即得乳白色泛藍(lán)光的含鋯鹽WPU乳液.含鋯鹽羧酸/磺酸鹽型聚氨酯乳液的反應(yīng)機(jī)理如圖1所示.

圖1 含鋯鹽羧酸/磺酸鹽型聚氨酯乳液 合成機(jī)理圖

1.3 膠膜的制備

稱取一定量的聚氨酯乳液，澆注在干凈的聚四氟乙烯板上，室溫下干燥一星期后放入真空干燥箱中恒溫50 ℃干燥48 h.干燥后將所得物從聚四氟乙烯板剝離，裝入自封袋中室溫下儲(chǔ)存.

1.4 WPU施膠劑的制備

稱取一定量的WPU乳液于250 mL燒杯內(nèi)，磁力攪拌；依次緩慢加入0.3%流平劑、0.4%潤(rùn)濕劑、0.3%消泡劑、0.5%氣相法二氧化硅、2%固化劑，繼續(xù)攪拌20～30 min后停止攪拌.即可得WPU膠黏劑.

1.5 性能測(cè)試與表征

1.5.1 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)測(cè)試

采用紅外光譜儀對(duì)自制的膠膜進(jìn)行紅外光譜測(cè)試.

1.5.2 乳液的固含量測(cè)試

參照GB2793-81，準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的乳液，置于一充分干燥的表面皿中，讓乳液均勻鋪展在表面皿中，放入真空干燥箱中恒溫60 ℃充分干燥至恒重，稱量表面皿中剩余固態(tài)物的總量，按下式計(jì)算固含量：

(1)

式(1)中：W—乳液固含量(%)；m0—干燥前乳液的質(zhì)量(g)；m1—干燥后固態(tài)物的質(zhì)量(g).

1.5.3 乳液的粒徑測(cè)試

首先先將乳液用純凈水稀釋至0.1%，采用激光粒度分析儀對(duì)其進(jìn)行粒徑測(cè)試.

1.5.4 膠膜的吸水率測(cè)試

準(zhǔn)確稱取質(zhì)量范圍在0.1～0.5 g的膠膜，稱取質(zhì)量記為m，然后將膠膜完全浸泡在水中24 h后，取出并立即用濾紙將其表面的水分快速拭干，稱取質(zhì)量記為m0，膠膜的吸水率計(jì)算公式如下：

(2)

式(2)中：η—膠膜的吸水率(%)；m—浸泡前膠膜的質(zhì)量(g)；m0—浸泡后膠膜的質(zhì)量(g).

1.5.5 膠膜的熱失重(TGA)測(cè)試

采用熱失重分析儀TG-209F1對(duì)膠膜進(jìn)行熱失重分析.實(shí)驗(yàn)參數(shù)：氮?dú)夥諊?，升溫速度?0 ℃/min，升溫區(qū)間為：30 ℃～600 ℃.

1.5.6 膠膜的力學(xué)性能測(cè)試

采用多功能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)，參照GB/T528-1988，首先將制得的膠膜按規(guī)格剪成寬度為6 mm的啞鈴形狀，控制拉伸速率為50 mm/min進(jìn)行測(cè)試.

1.5.7 膠黏劑的剝離強(qiáng)度測(cè)試

參照ISO1644-1993測(cè)定膠黏劑的剝離強(qiáng)度.將配成的WPU膠黏劑均勻涂抹在橡膠-皮革及皮革-皮革表面上，放入鼓風(fēng)烘箱中，60 ℃烘10 min后取出，對(duì)齊粘接，用一定的壓力熱壓3 min室溫放置10 h，采用多功能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)，以100 mm/min的剝離強(qiáng)度，對(duì)試樣進(jìn)行測(cè)試.

2 結(jié)果與討論

2.1 聚合物結(jié)構(gòu)表征

圖2為羧酸/磺酸復(fù)合型含鋯鹽WPU分散液的FT-IR譜圖.圖2中3 353 cm-1處為N-H的伸縮振動(dòng)吸收峰，2 923 cm-1處為-CH3和-CH2-的C-H伸縮振動(dòng)吸收峰，2 250～2 280 cm-1處為-NCO的特征吸收峰，1 728 cm-1處歸屬酯基和酰胺基中C=O的伸縮振動(dòng)吸收峰，1 532 cm-1處為N-H彎曲振動(dòng)吸收峰，1 234 cm-1處為CH2-Si中C-H彎曲振動(dòng)吸收峰，1 170 cm-1處為S(=O)2不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，1 050 cm-1處為S(=O)2對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，說明磺酸基團(tuán)已成功接入聚氨酯主鏈中；812 cm-1處為CH2-Si中C-H伸縮振動(dòng)吸收峰；618 cm-1和543 cm-1處的雙肩峰為Zr-O-Zr鍵的特征峰，表明Zr成功接入WPU分子中.

圖2 羧酸/磺酸鹽WPU聚合物的紅外譜圖

2.2 不同羧酸/磺酸鹽WPU聚合物的固含及吸水率分析

DMBA、DMBA/CHPS、DMBA/DDBS類WPU聚合物的固含及吸水率如表1、表2所示.由表1、表2可以看出，三類WPU乳液的固含量變化較小，而膠膜的吸水率隨著兩種磺酸鹽的加入均有所提高.羧酸鹽型WPU膠膜的吸水率為6.58%，當(dāng)磺酸鹽加入量為羧酸鹽加入量的10%(質(zhì)量比為9∶1，下同)時(shí)，DMBA/CHPS、DMBA/DDBS型WPU膠膜的吸水率分別上升至10.17%、9.87%；進(jìn)一步增加磺酸鹽的含量，兩種WPU膠膜的吸水率分別增加到20.39%、23.58%，膠膜的耐水性明顯下降，這是因?yàn)榛撬峄鶚O性比較強(qiáng)，其親水性比羧酸型親水?dāng)U鏈劑強(qiáng)，更容易吸收水分發(fā)生電離，從而增大了膠膜的吸水率，降低了膠膜耐水性.

表1 DMBA/CHPS的比例對(duì)WPU聚合物固含及吸水率的影響

表2 DMBA/DDBS的比例對(duì)WPU聚合物固含及吸水率的影響

2.3 不同羧酸/磺酸鹽WPU乳液粒徑分析

DMBA、DMBA/CHPS、DMBA/DDBS類WPU乳液的粒徑如圖3所示.由圖3可知，DMBA型WPU乳液的平均粒子半徑為81.8 nm，分散指數(shù)PDI為0.128.隨著磺酸鹽的加入，兩種WPU乳液的粒徑均增加、PDI值均先減小后增加，且磺酸鹽含量越大乳液粒徑越大.PDI值減小是因?yàn)榛撬峄鶠閺?qiáng)極性基團(tuán)，與水的親和力強(qiáng)，使得乳液在水中分散的更加均勻，但隨著磺酸鹽的進(jìn)一步增加，所合成的聚氨酯體系的酸值就會(huì)相應(yīng)的增大，最終導(dǎo)致反應(yīng)程度降低，體系中殘留的-NCO較多，加水乳化分散時(shí)與水反應(yīng)生成的脲鍵增多，致使乳膠粒子的粒徑和PDI值變大[18].從圖中還可以看出：當(dāng)DMBA/CHPS、DMBA/DDBS比為9∶1時(shí)，CHPS型WPU乳液粒徑相對(duì)于DDBS小，但進(jìn)一步增加兩種磺酸鹽的量，CHPS型乳液的粒徑增大，當(dāng)DMBA/CHPS比為7∶3時(shí)，CHPS型WPU乳液粒徑遠(yuǎn)大于DDBS型WPU乳液.

(a)不同DMBA/CHPS比例

(b)不同DMBA/DDBS比例

2.4 不同羧酸/磺酸鹽WPU膠膜熱穩(wěn)定性分析

DMBA、DMBA/CHPS、DMBA/DDBS類WPU膠膜的TG、DTG曲線分別如圖4、圖5所示，質(zhì)量損失10%時(shí)各樣品對(duì)應(yīng)的熱分解溫度列于表3.從表3可以看出，與DMBA相比，磺酸鹽的加入可以提高WPU膠膜的熱穩(wěn)定性，這主要是因?yàn)榛撬峄鶊F(tuán)的引入使得聚氨分子鏈極性增加，聚氨酯間形成較強(qiáng)的鍵合作用，導(dǎo)致WPU聚合物的機(jī)械強(qiáng)度增大，膠膜的熱穩(wěn)定性能增加.對(duì)比兩種經(jīng)磺酸改性的WPU膠膜熱分解溫度可以發(fā)現(xiàn)，兩者的熱穩(wěn)定性相差不大.由圖中DTG曲線可以看出，各類WPU膠膜只有1個(gè)熱分解峰，說明所制備的體系比較均一.

(a)不同DMBA/CHPS比例

(b)不同DMBA/DDBS比例

(a)不同DMBA/CHPS比例

(b)不同DMBA/DDBS比例

樣品比例質(zhì)量損失10%時(shí)對(duì)應(yīng)的熱分解溫度/℃DMBA/CHPS10∶0268．679∶1307．408∶2303．607∶3297．89DMBA/DDBS9∶1300．768∶2303．027∶3297．06

2.5 不同羧酸/磺酸鹽WPU膠膜力學(xué)性能分析

DMBA、DMBA/CHPS、DMBA/DDBS類WPU膠膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖如圖6所示.從圖6可以看出，DMBA型WPU膠膜的拉伸強(qiáng)度為18.88 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為337.28%.CHPS類磺酸鹽的加入使膠膜的力學(xué)性能變差，且CHPS的含量越高膠膜的斷裂伸長(zhǎng)率越低，當(dāng)DMBA/CHPS比為7∶3時(shí)，CHPS類WPU膠膜的斷裂伸長(zhǎng)率僅為210.96%；DDBS類磺酸鹽的加入有利于提高WPU膠膜的力學(xué)性能，當(dāng)DMBA/DDBS比為9∶1時(shí)，DDBS類WPU膠膜的斷裂伸長(zhǎng)率可達(dá)403.12%，拉伸強(qiáng)度可達(dá)23.2 MPa.

(a)不同DMBA/CHPS比例

(b)不同DMBA/DDBS比例

2.6 羧酸鹽與磺酸鹽最佳配比分析

由上述分析結(jié)果可得：在DMBA/CHPS系列中，當(dāng)DMBA/CHPS比例為9∶1時(shí)，膠膜的耐水性最好、乳液的粒徑最小，熱穩(wěn)定性最高，因此本研究最終確定DMBA/CHPS的最優(yōu)比例為9∶1；在DMBA/DDBS系列中，當(dāng)DMBA/DDBS的比例為9∶1時(shí)，所合成的WPU聚合物各項(xiàng)性能最佳.因此，本研究最終確定DMBA/CHPS的最優(yōu)比例為9∶1.

2.7 不同羧酸/磺酸鹽WPU膠黏劑的剝離強(qiáng)度分析

選取上述最佳比例下制備的WPU膠黏劑對(duì)橡膠-皮革及皮革-皮革進(jìn)行施膠粘接并進(jìn)行剝離強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果如圖7、8所示.從圖7(a)可以看出,DMBA型WPU膠黏劑的橡膠-皮革剝離強(qiáng)度為12.16 N/cm、DMBA/CHPS型WPU膠黏劑的剝離強(qiáng)度為13.14 N/cm、DMBA/DDBS型WPU膠黏劑的剝離強(qiáng)度為13.63 N/cm.從圖7(b)可以看出,DMBA型WPU膠黏劑的皮革-皮革剝離強(qiáng)度為2.38 N/cm、DMBA/CHPS型WPU膠黏劑的剝離強(qiáng)度為3.05 N/cm、DMBA/DDBS型WPU膠黏劑的剝離強(qiáng)度為3.08 N/cm.對(duì)比發(fā)現(xiàn)，羧酸/磺酸型WPU膠黏劑的剝離強(qiáng)度較羧酸型WPU膠黏劑有所增加，這主要是因?yàn)榛撬峄鶊F(tuán)的極性較羧酸基團(tuán)強(qiáng)，最終表現(xiàn)為WPU分子鏈段中軟硬段間的相互作用力增強(qiáng)，聚氨酯分子的內(nèi)聚能隨之增加，所以羧酸/磺酸型的膠黏劑剝離強(qiáng)度值較大；此外，在這個(gè)過程當(dāng)中由于強(qiáng)極性基團(tuán)磺酸基向被粘接基材表面靠近，在粘接界面上存在的雙電層結(jié)構(gòu)的吸附作用力也會(huì)增強(qiáng)，從而產(chǎn)生較大的粘附力，最終表現(xiàn)為剝離強(qiáng)度的增強(qiáng).進(jìn)一步比較兩種磺酸型WPU膠黏劑，從圖7(a)、(b)可以看出，DMBA/DDBS型WPU膠黏劑具有更高的剝離強(qiáng)度.

(a) 橡膠-皮革

(b) 皮革-皮革

(a) 橡膠-皮革

(b) 皮革-皮革

3 結(jié)論

以DMBA為羧酸型擴(kuò)鏈劑，CHPS、DDBS為磺酸型擴(kuò)鏈劑，合成了兩種不同的羧酸/磺酸型含鋯鹽WPU乳液.紅外光譜分析證明磺酸基團(tuán)成功鍵入WPU分子鏈中.在DMBA/CHPS系列中，DMBA/CHPS的最佳配比為9∶1；在DMBA/DDBS系列中，DMBA/DDBS的最佳配比也為9∶1.分析比較了DMBA、DMBA/CHPS、DMBA/DDBS型WPU聚合物各項(xiàng)性能.

結(jié)果表明,磺酸鹽的加入有利于提高WPU膠膜的熱穩(wěn)定性和WPU膠黏劑的剝離強(qiáng)度，具體表現(xiàn)為：兩種磺酸鹽的加入使WPU膠膜在質(zhì)量損失為10%時(shí)的熱分解溫度從268.67 ℃分別增加到307.40 ℃和303.02 ℃，很大程度的提高了WPU膠膜的熱穩(wěn)定性.除此之外，磺酸鹽的加入使WPU膠膜對(duì)橡膠-皮革剝離強(qiáng)度從12.16 N/cm分別增加到13.14 N/cm和13.63 N/cm，對(duì)皮革-皮革的剝離強(qiáng)度2.38 N/cm分別增加到3.05 N/cm和3.08 N/cm.進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)DMBA/DDBS型WPU乳液具有更小的粒徑，其膠膜的耐水性、熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能及剝離強(qiáng)度更佳.

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【責(zé)任編輯：蔣亞儒】

Preparationandpropertiesofenvironmentalcarboxylate/sulfonatepolyurethaneadhesivecontainingzirconiumsalt

WANG Hai-hua, GUO Qian, FEI Gui-qiang, NIU Yu-kun

(Key Laboratory of Auxiliary Chemistry amp; Technology for Chemical Industry, Ministry of Education, Shaanxi University of Science amp; Technology, Xi′an 710021, China)

Two categories of carboxylate/sulfonate polyurethane (WPU) adhesives containing zirconium salt were synthesized by using 2,2-dimethylolbutanoic acid (DMBA) as a carboxylate chain extender and 3-chloro-2-hydroxy-propanesulfonate(CHPS)、1,4-dihydroxybutane-2-sulfonate (DDBS) as sulfonate chain extenders,zirconium carbonate as a crosslinking agent.Effects of different ratios of carboxylate and sulfonate chain extenders on the properties of WPU emulsions and the corresponding films were investigated.The results indicated that WPU prepared with DMBA/DDBS of 9∶1 weight ratio was endowed with better performance in comparison with WPU prepared with DMBA/CHPS.Compared with WPU prepared with pure DMBA,the water absorption of WPU prepared with DMBA/DDBS increased from 6.58% to 10.17%,thermal decomposition temperature increased from 268.67 ℃ to 303.02 ℃,tensile stress increased from 18.88 MPa to 23.2 MPa,and tensile strain increased from 337.28% to 403.12%.

carboxylate/sulfonate； waterborne polyurethane； adhesive； zirconium salts

2017-08-29

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21505089,21544011)； 陜西省科技廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(2015KJXX-35)； 陜西省教育廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研計(jì)劃項(xiàng)目(2011JS057)

王?；?1982- )，女，江蘇泰州人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：水基功能高分子材料的合成、表征及性能

2096-398X(2017)06-0088-07

TQ630.4

A