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聚氨酯树脂是目前常用的织物涂层材料之一,然而,防水透湿型聚氨酯涂层剂普遍存在透湿性较差的缺陷。研究发现:人们在活动时的排汗量为11500g/24h,大约需4000g/m2×24h的透湿量;为了达到理想的防水效果,要求织物的静水压不得低于5.58kpa。织物静水压的提高,往往会造成透湿量的下降。因此在保证涂层织物具有一定防水性能的前提下,如何提高透湿量已成为人们关注的热点。国内外研究者通过在分子链上引入亲水链段或基团等技术制备防水透湿型水性聚氨酯涂层剂,但是亲水链段或基团的引入会带来防水性能的下降。聚酯型聚氨酯普遍具有力学性能优良、成膜性能好的优点,但其透湿性能较差;而经聚乙二醇为亲水链段的聚醚型聚氨酯涂层整理后,织物的亲水性好、透湿性高,唯力学性能和防水性能较差。目前工业上使用的聚氨酯涂层剂有许多商品牌号,由于商业秘密而对其结构了解较少,限制了人们对聚氨酯的研究。鉴于上述情况,本文尝试将聚酯和聚醚多元醇混合作为水性聚氨酯软段,力图研发出一种具备良好防水透湿性能的环保型水性聚氨酯涂层剂。首先,将异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA,M=2000)、聚乙二醇(PEG,M=2000)和二羟甲基丙酸(DMPA)反应,生成了以异氰酸酯基接尾的聚氨酯预聚体,研究了温度、催化剂用量对预聚反应的影响,提出了合成聚氨酯预聚体的建议处方;然后加入一定量的丙酮,降温至55℃,加入扩链剂1,4—丁二醇(BDO),反应2h,再加入三乙胺(TEA)中和0.5h,降温至30℃,最后加入去离子水搅拌乳化0.5h,制备得水性聚氨酯涂层剂。通过研究不同R值(R值是反应物中NCO与预聚反应中所有OH基团的摩尔比(R=nNCO∶nOH),即IPDI中的所含NCO的摩尔数与PBA、PEG和DMPA中所含OH基团的摩尔数之和的比值)、DMPA质量分数、PBA/PEG摩尔比例对制得的水性聚氨酯的乳液稳定性能、粘度、薄膜力学性能、吸水率以及经水性聚氨酯涂层后织物的防水透湿性能的影响,筛选出合适的R值、DMPA质量分数、PBA/PEG摩尔比例,得到制备水性聚氨酯涂层剂的建议处方。最后采用制备水性聚氨酯涂层剂的建议处方,改变PEG分子量,研究不同PEG分子量对水性聚氨酯的乳液稳定性能、粘度、薄膜力学性能、吸水率以及经水性聚氨酯涂层后织物的防水透湿性能的影响,得出两种具备良好防水透湿性能的不同PEG分子量水性聚氨酯涂层剂。并且通过傅立叶红外光谱分析(IR),热重分析(TGA,DTG)、广角X衍射分析(WAXD)和扫描电镜(SEM),对两种涂层剂制备的薄膜的物理和化学性能进行了表征。在此基础上,选择防水透湿效果最佳的水性聚氨酯涂层剂应用于涤纶织物的涂层整理,研究了不同涂层量和焙烘温度对涂层织物的防水透湿性能以及力学性能的影响。研究表明:在焙烘温度160℃时,涂层量为23g/m2时涂层后涤纶织物透湿量可达4810.3g/m2*24h、静水压6.74kpa,获得良好的防水透湿效果。同时,扫描电镜(SEM)和热重分析(TGA,DTG)的分析测试结果表明:经本实验制备的涂层剂整理过的涤纶织物表面形成连续的薄膜,且涤纶织物热性能变化不大。