2.4中和剂用量(中和度)的影响[YingXiang]

制备[ZhiBei]PUD通常采用[CaiYong]不含活性氢的叔胺作为中和剂，本试验[ShiYan]选择三乙胺作为中和剂，表4和图4为不同中和剂加量对PUD性能[XingNen]的影响[YingXiang]试验[ShiYan]结果。

图4不同中和度制备[ZhiBei]的PUD的平均粒径

表4和图4结果表明，在一定中和范围内随着中和度的增加，体系的粒径变小，透明度提高，分散稳定性提高，体系黏度也有所增加，但中和度太大，则胺味比较重。

2.5扩链剂对PUD水分[ShuiFen]散性及其性能[XingNen]的影响[YingXiang]

通常，制备[ZhiBei]PUD采用[CaiYong]的扩链剂为二官能度或三官能度的醇或胺，表5为采用[CaiYong]相同的预聚物，不同扩链剂进行扩链分散所制备[ZhiBei]的PUD的试验[ShiYan]结果。

表4三乙胺用量对PUD的水分[ShuiFen]散性的影响[YingXiang]

表5不同扩链剂对PUD性能[XingNen]的影响[YingXiang]

试验[ShiYan]表明，采用[CaiYong]二官能度或三官能度的醇或胺，均可顺利完成扩链反应[FanYing]。但采用[CaiYong]二元胺扩链，由于生成的PUD中存在脲键，氢键作用加强，使得涂膜的强度比二元醇制备[ZhiBei]的PUD大(表现为硬度增大)，此外，采用[CaiYong]胺扩链生成的PUD，其分子末端为—NH2，而醇扩链的末端为—OH，使得采用[CaiYong]胺扩链的PUD体系的pH值比醇扩链的明显要高。同时试验[ShiYan]结果表明，采用[CaiYong]二乙烯三胺和异佛尔酮二胺扩链制备[ZhiBei]的PUD，其涂膜的柔韧性较差，而硬度相对提高。

2.6反应[FanYing]时间及反应[FanYing]温度对PUD合成的影响[YingXiang]

表6和表7及图5分别为预聚物合成的反应[FanYing]时间和温度对PUD水分[ShuiFen]散性影响[YingXiang]的试验[ShiYan]结果。

表6预聚物反应[FanYing]时间对PUD水分[ShuiFen]散体性能[XingNen]的影响[YingXiang]

注:预聚物保温反应[FanYing]时间为5h

表7预聚物反应[FanYing]温度对PUD水溶性的影响[YingXiang]

注:预聚物保温反应[FanYing]时间为5h

图5反应[FanYing]时间与预聚物—NCO值之间的关系

由表6、表7和图5可知，制备[ZhiBei]聚氨酯[JuAnZhi]预聚物选择反应[FanYing]温度在80～90℃，保温反应[FanYing]时间在4～6h之间为宜，在此条件下，—NCO和—OH已基本反应[FanYing]完全，制备[ZhiBei]的PUD树脂的水分[ShuiFen]散性比较好。

2.7水性聚氨酯[JuAnZhi]分散体(PUD)树脂的DSC分析

聚氨酯[JuAnZhi]可看作是一种含软链段和硬链段的嵌段共聚物，通常软段由聚合物多元醇(通常为聚醚或聚酯二醇)组成，硬段则由多异氰酸酯和短链二胺以及含离子的短链物质及短链二醇组成[1，6-8]。由于两种链段的热力学不相容性，会产生微观相分离，在聚合物基体内部形成相区或微相区。Cooper.S.L等人于1966年首先提出以两相形态学概念来解释聚氨酯[JuAnZhi]材料独特的性能[XingNen]和粘弹性行为[1，7]。在聚氨酯[JuAnZhi]材料分子结构中由于存在氨基甲酸酯，脲基、酯基、醚基等而产生广泛的氢键，其中氨基甲酸酯键和脲键产生的氢键对硬段相区的形成有较大的贡献，聚氨酯[JuAnZhi]的硬段起增强作用，提供多官能度的物理交联;软段基本被硬相区交联，但是活动相对大一些。聚氨酯[JuAnZhi]具有既坚硬又柔韧的独特性能[XingNen]和范围宽的物理机械性能[XingNen]正是由于微相区形成的结果。水性聚氨酯[JuAnZhi]分散体分子结构和通常的聚氨酯[JuAnZhi]聚合物类似，成膜后在微观上也存在着微相分离，图6是本研究制备[ZhiBei]的PUD涂层的DSC谱图。PUD涂膜的DSC谱图表明，在-25～-40℃处和50～80℃处存在两个明显的玻璃化转变温度(Tg)，其中低转变温度(Tg1)为PUD的软相区的Tg，高转变温度(Tg2)为PUD的硬相区的Tg。由于PUD存在一个低温Tg1(通常在0℃以下)，这就是PUD具有低温成膜性和低温柔韧性。

2.8水性聚氨酯[JuAnZhi](PUD)树脂及其的性能[XingNen]指标

本试验[ShiYan]制备[ZhiBei]的脂肪族水性聚氨酯[JuAnZhi]树脂的主要技术指标见图6聚醚基PUD的DSC谱图

表8，由其配制的水性木器清漆技术指标见表9。

表8水性聚氨酯[JuAnZhi]分散体(PUD)树脂主要性能[XingNen]指标

表9聚氨酯[JuAnZhi]水性木器清漆主要性能[XingNen]指标

3结语

(1)采用[CaiYong]异佛尔酮二异氰酸酯、聚合物二元醇和二羟甲基丙酸为主要原料，采用[CaiYong]预聚物法工艺，可制备[ZhiBei]出性能[XingNen]优异的、分散稳定的脂肪族聚氨酯[JuAnZhi]水分[ShuiFen]散体树脂(PUD);

(2)聚合物二元醇的种类及相对分子质量大小对PUD的水分[ShuiFen]散性、贮存稳定性以及涂膜性能[XingNen]有着重要的影响[YingXiang];

(3)预聚物中的n(—NCO)∶n(—OH)比对于PUD合成稳定性、水分[ShuiFen]散性及涂膜的物理机械性能[XingNen]有很大的影响[YingXiang];

(4)PUD中羧基含量是影响[YingXiang]PUD水分[ShuiFen]散稳定性的主要因素之一，随着羧基含量的增加，PUD粒径减小，透明度增加，水分[ShuiFen]散性提高，但黏度增加;

(5)中和度对PUD的水分[ShuiFen]散性有影响[YingXiang];

(6)胺类扩链剂比醇类扩链剂所制备[ZhiBei]的PUD水分[ShuiFen]散性好且硬度高;

(7)DSC分析表明PUD涂膜微观结构存在硬相域和软相域的微相分离，粒径及其分布测定结果表明，通过合理设计配方完全可以制备[ZhiBei]出粒径在20～100nm的典型的聚氨酯[JuAnZhi]水分[ShuiFen]散体树脂;

(8)本试验[ShiYan]制备[ZhiBei]的硬质脂肪族水性聚氨酯[JuAnZhi]分散体树脂综合性能[XingNen]优异，可以用于木材、金属以及塑料等基材表面的涂覆。