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淺析水性聚氨酯WR1135的成膜與應用

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聚氨酯只有在成膜後,才能體現出對基材的保護和裝飾作用。水性聚氨酯有著和溶劑型聚氨酯不同的成膜機理,在溶劑型聚氨酯中聚合物分子以分子鏈舒展的狀態存在於良性溶劑中,成膜機理是隨著溶劑揮發,聚合物大分子逐步凝膠化,分子鏈互相纏結並最終成膜。而水性聚氨酯中的聚合物以纏繞的方式存在乳液粒子中,高分子聚合物呈線團狀,乳液粒子通過乳化劑保持穩定,分散在水中,有其獨特的成膜機理。
  1、水性聚氨酯1135的成膜過程
  經過人們多年的研究和探索,根據聚合物乳液成膜過程的機理,目前人們普遍認為其成膜過程主要分三階段進行:
  (1)首先聚合物乳液中的水分蒸發,乳液粒子緊密堆積,水和水溶性物質充滿在乳液粒子的空隙之間。
  (2)隨著水分的不斷揮發,聚合物乳液粒子表面吸附的保護層被破壞,間隙越來越小,形成毛細管,毛細管作用迫使乳液粒子變形,聚合物乳液粒子逐步由球形變為斜方形十二面體,直至粒子間的界面消失。
  (3)最後乳液粒子中呈線團狀的聚合物相互靠近、鏈端相互擴散,線團結構相互融合,最終形成連續的聚合物塗層。
 2、水性聚氨酯1135成膜過程中水分的蒸發速度
  首先用重量分析方法測量了三種不同聚合物乳液成膜時水分的揮發情況,整個幹燥過程由乳液粒子的表層逐漸向內部發展,由此提出一個物理幹燥模型,該模型認為幹燥過程分為三階段:
  (1)在第一個階段,乳液粒子在水相中是可動的,水從自由表面蒸發,其蒸發速率是一常數,當水進一步蒸發導致使乳液粒子開始有不可逆接觸時,開始成膜的第二階段。
  (2)在第二個階段,水的蒸發速率降到原來的1/10或更低,乳液粒子傾向於規整排列。對於乳液粒子是單分散的乳膠體系,聚合物的最大體積分數是0.74。
  (3)在第三階段,塗層中只存在極少量的水,它通過毛細管或聚合物本身擴散而蒸發,同時聚合物鏈擴散穿過乳液粒子界面,發生凝結,使粒子界面消失並形成連續的塗層。

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