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摘 要

水性聚氨酯以水作为溶剂，具有诸多优点，如无毒无害、稳定性好、粒径较小且均匀，耐力性能好等等。水性聚氨酯一般可分为羧基水性聚氨酯和磺酸基水性聚氨酯，但本文主要概述磺酸基水性聚氨酯，对磺酸水性聚氨酯的合成和改性进行了讨论。其合成以下两种方式：以小分子为亲水单体合成和以大分子为亲水单体合成；其改性从国内与国外两方面进行阐述。水性聚氨酯在新世纪有广阔的发展前景，磺酸型水性聚氨酯渐渐被应用于智能纺织品、涂料、粘合剂、层合板、涂料、增塑剂等工业产品中。

关 键 词 ：磺酸盐，水性聚氨酯，改性，研究进展

Abstract: Water based polyurethane has many advantages, such as non-toxic, harmless, good stability, small and uniform particle size, good endurance and so on. In general, waterborne polyurethane can be divided into carboxylic waterborne polyurethane and sulfonic waterborne polyurethane, but this paper mainly summarizes sulfonic waterborne polyurethane, and discusses the synthesis and modification of sulfonic waterborne polyurethane. The synthesis methods are as follows: small molecule as the hydrophilic monomer and large molecule as the hydrophilic monomer; the modification is described from domestic and foreign aspects. Waterborne polyurethane has a broad development prospect in the new century. Sulfonic waterborne polyurethane is gradually used in intelligent textiles, coatings, adhesives, laminates, coatings, plasticizers and other industrial products.

Keywords: Sulfonate, Waterborne polyurethane, Modification, Research progress

目录

1 前言 4

2 合成磺酸型水性聚氨酯的研究 5

2.1 小分子磺酸盐合成磺酸盐型水性聚氨酯 5

2.1.1乙二胺基乙磺酸钠 5

2.1.2 己二胺单丙磺酸钠 6

2.1.3 1,2-二羟基-3-丙磺酸钠 6

2.1.4 N，N-二(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠 7

2.1.5 3-氯-2-羟基丙磺酸钠 7

2.1.6 间笨二甲酸二乙二醇酯-5-磺酸钠 7

2.2大分子磺酸盐合成磺酸型水性聚氨酯 7

2.2.1 磺酸盐聚醚二元醇 7

2.2.2 磺酸盐聚酯二元醇 8

3 磺酸型水性聚氨酯的改性 8

3.1国外磺酸型水性聚氨酯的改性研究 8

3.2 国内磺酸型水性聚氨酯的改性研究 9

结论 10

参考文献 11

1 前言

十九大以来环保法规日益完善，人们的环保意识不断增强，对于日常生活用品的材料越来越关注。因此，聚氨酯材料得到了快速的发展。前期的聚氨酯材料其生产过程中存在不安全、不环保，甚至使用有关聚氨酯材料的日用品对人体有一定的伤害，在日积月累中会慢慢显现出来。然而科技人员们想尽办法研发出无毒无害、不污染环境的聚氨酯，水性聚氨酯是其中之一。传统的溶剂型聚氨酯正在逐步的被淘汰，水性聚氨酯开始慢慢被人们接受，其发展前景越来越乐观。水性聚氨酯是聚合物家族中最有前途的成员之一。它们广泛应用于智能纺织品、涂料、粘合剂、层合板、涂料、增塑剂等工业产品中^[1,2]。由于其优异的性能和广泛的应用领域，为此开辟了多种合成途径，其中石油作为不可生物降解原料^[3]合成了几种溶剂型聚氨酯，但对环境和人类健康提出了严峻的挑战。为了应对这些挑战，科学界正倾向于利用更为环保的资源来制造聚氨酯^[4]。在这种情况下，水性聚氨酯的设计正逐渐成为一种合适的环保型聚氨酯应用方法，可减少挥发性有机化合物的释放^[5]。例如，Liu等人采用无溶剂自催化法合成聚氨酯^[6]。利用玉米基可再生碳（100%）聚三甲醚乙二醇和聚环氧乙烷制备水性聚氨酯脲^[7]。Wan和Chen利用环保的可再生资源生物基合成水性聚氨酯，并用聚氨酯改制了纳米复合材料改善了纳米材料的性能得到同行的认可^[8]。通过改变制备过程中的原料，改变工艺流程，改变聚氨酯制品的性能形态，从而制造出符合人类意愿和加工使用的产品，从此占领生活中的各个领域。因此，水性聚氨酯将成为一个新晋产业。以水为介质的水性聚氨酯，其种类有三种分别为水溶液、水分散液和水乳聚氨酯，比传统的聚氨酯多一些优异性能比如粒径小且均匀，稳定性好等等，但也有不足需要加以改进，成为目前研究的重点。

早期水性聚氨酯大多为羧酸型，但也存在一些问题:固体含量高，合成困难，为了获得优良的水分散性能，羧酸型亲水扩链剂往往需要添加6.5%以上，这样必然导致耐水性变差。由此引发了磺酸型水性聚氨酯的发展，但磺酸盐型水性聚氨酯大都含有氨基基团，而在反应过程中，需要加入大量的惰性稀释剂，因此增加有机溶剂的添加量且会降低反应效率。亲水性基团的引入成为水性聚氨酯合成的研究重点。羧酸型聚氨酯只能存在于弱碱性环境中。在正常情况下，需要对胺进行中和才能得到稳定的乳液。然而，引入磺酸盐基团可以增强双层电势，防止胶体颗粒间的团聚，促进高固含量水性聚氨酯的形成，而磺酸型水性聚氨酯不需要使用中和剂来减少使用胺类引起的异味，节约成本。

有两种方法对聚氨酯水化：外部乳化和自乳化^[9]。外部乳化法：聚氨酯预聚物慢慢添加乳化剂水形成粗乳液,然后发送到乳化剂形成乳液与合适的大小，然后分散成乳状液的均质器。外乳化法是制备水性聚氨酯最早使用的方法^[10]，但其缺点尚未在工业上得到广泛应用。而内乳化法作为水性聚氨酯合成的最常用的方法。德国拜耳公司的磺酸型水性聚氨酯U54等产品已现身在各个领域市场，但是我国的磺酸型水性聚氨酯的产品市场鲜有，本文主要综述了磺酸型水性聚氨酯的研究进展与展望。

2 合成磺酸型水性聚氨酯的研究

2.1 小分子磺酸盐合成磺酸盐型水性聚氨酯

2.1.1乙二胺基乙磺酸钠

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