關(guān)于綠色聚氨酯的發(fā)展研究

楊雅碧 李淑娟 張志森 黎治伶 盧涵婧

【摘? 要】提出了水性聚氨酯的概念并介紹了采用原料制備水性聚氨酯的方法下文綜述了其在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用，以及它的未來發(fā)展方向等方面以及對綠色聚氨酯的理念進(jìn)行了論述，并提出了應(yīng)用中存在的問題和展望。

【關(guān)鍵詞】聚氨酯;水性聚氨酯;包裝材料

1.聚氨酯簡介

氨基甲酸酯，簡稱聚氨酯（PU），是綜合性能優(yōu)秀的合成樹脂之一，由含有多元異氰酸酯基團(tuán)和活潑氫基團(tuán)的化合物經(jīng)逐步聚合反應(yīng)制得的一類高分子化合物。它的分子結(jié)構(gòu)中具有典型的熱力學(xué)不相容的軟段和硬段結(jié)構(gòu)，這種熱力學(xué)不相容結(jié)構(gòu)賦予了它具有耐溫、耐磨損、耐老化、力學(xué)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)。

溶劑型聚氨酯得到了廣泛的使用，然而有機(jī)溶劑使用時造成空氣污染，具有或多或少的毒性。水性聚氨酯以水為基本介質(zhì)，具有不污染環(huán)境、節(jié)能、操作加工方便等優(yōu)點(diǎn)已受到人們的重視。隨著人們環(huán)保意識以及環(huán)保法規(guī)的加強(qiáng)，環(huán)境友好的水性聚氨酯的研究、開發(fā)日益受到重視，其應(yīng)用已由皮革涂飾劑不斷擴(kuò)展到涂料、黏合劑等領(lǐng)域，正在逐步占領(lǐng)溶劑型聚氨酯的市場。

2.水性聚氨酯和多碳納米管水性聚氨酯復(fù)合材料制備

因?yàn)樗跃郯滨ノ廴旧伲嵝院?，力學(xué)性能優(yōu)良，且無毒，不易燃燒，節(jié)能，使其在各領(lǐng)域充可被充分利用。例如以 PTMG -1000 和 TDI、HDI（聚四氫呋喃二醇，二異氰酸酯，六亞甲基二異氰酸酯） 為原料制備聚氨酯預(yù)聚體，采用乳化法制備水性聚氨酯，制備水性聚氨酯，乳液穩(wěn)定、性能優(yōu)良。他們還通過實(shí)驗(yàn)對漆膜硬度、附著力、分散粒度進(jìn)行了一系列分析，該研究的基礎(chǔ)可在工業(yè)領(lǐng)域上應(yīng)用。，比如應(yīng)用于皮革涂飾、紙張涂層、鋼材防銹、纖維處理、塑料及木材涂裝、玻璃涂布等領(lǐng)域。

但由于水性聚氨酯含有親水性的線性基團(tuán)，它的耐水性，熱穩(wěn)定性不好，所以為了提高它的這些性能，段華鋒，馬國章等將多壁碳納米管（MWCNTs）和WPU（水性聚氨酯）混合制備復(fù)合材料，采用 H2O2 -FeSO4試劑處理多壁碳納米管（MWCNTs）使其羥基化，再與異氟爾酮二異氰酸酯反應(yīng)將—NCO 接枝到 MWCNTs 表面，最后采用亞硫酸氫鈉封閉得到親水性 MWCNTs。將一定量的 MWCNTs 超聲分散于 15 mL 丙酮中，加入 40 g WPU 乳液，磁力攪拌 2 h，將此混合液倒入模具中，室溫下干燥 2 d，再在 90 ℃下干燥 8 h，得到 MWCNTs/WPU 復(fù)合材料膜。最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度，耐水性，熱穩(wěn)定性都提高了。

3.水性聚氨酯的應(yīng)用

3.1水性聚氨酯阻燃膠黏劑

水性聚氨酯膠黏劑本身是具有易燃性的，并多用于易燃材料。所以我們可以通過改性加入阻燃劑使其具有阻燃性從而起到保護(hù)包裝內(nèi)裝物的作用。例如黃傳峰，劉青青等在水性聚氨酯里加入硅系阻燃劑使原來易燃的水性聚氨酯膠黏劑變?yōu)樽枞寄z黏劑，隨著加入的聚二甲基硅氧烷含量的增加，聚氨酯的阻燃性能也提高了。最后在聚二甲基硅氧烷的幫助下，得到了難燃的水性聚氨酯。

3.2復(fù)合薄膜軟包裝

由水性聚氨酯構(gòu)成的復(fù)合薄膜軟包裝能起到屏蔽、可印刷和熱封等功能，部分代替玻璃、馬口鐵、紙等包裝材料，已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化 妝品、辦公消費(fèi)品的包裝。

4.結(jié)束語

水性聚氨酯成為現(xiàn)代新興的綠色材料，它的應(yīng)用前景遼闊并將打造綠色低碳節(jié)能的未來，對于它的經(jīng)濟(jì)投入和科研投入正在逐步增加，這必將給水性聚氨酯帶來新一輪的技術(shù)創(chuàng)新，它的各方面性能也會進(jìn)一步提高，成為包裝的主要材料之一。隨之而來的，將會有更多更加簡便綠色的，高效率、高產(chǎn)率的合成方法被研究出來。

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