海藻酸钠交联水性聚氨酯皮革涂饰剂的合成及应用

何工

海藻酸钠交联水性聚氨酯皮革涂饰剂的合成及应用

以聚己内酯二元醇（PCL-1000）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）为主要原料，2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）为亲水扩链剂，海藻酸钠（SA）为交联剂，成功合成了海藻酸钠交联水性聚氨酯（SAWPU）。在成膜过程中利用SA分子结构上的—COOH与金属钙离子发生螯合反应，制备出高交联度的聚氨酯胶膜。通过傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）、激光粒度分析仪（DLS）、热重分析仪（TGA）等对SAWPU进行结构表征及性能测试，并用SAWPU乳液制备出水性皮革涂饰剂将其涂饰在皮革表面，对皮革的透水汽性和柔软度进行测试。

试验结果表明：乳液粒径分布较小，储存稳定性良好，胶膜吸水率降低至7.2%，热稳定性提高，同时当SA添加量为0.3%时，拉伸强度达76.55MPa，断裂伸长率为1253.95%，综合性能良好。

关键词：水性聚氨酯；海藻酸钠；交联；皮革涂饰；力学性能

DOI：10.13536/j.cnki.issn1001-6813.2020-004-000

研究背景

随着环境污染愈发严重以及环保法规的日益严格，天然高分子以产量丰富、价格便宜、对环境无污染且可生物降解等特性引起人们的广泛关注。海藻酸钠（SA）是从褐藻中提取的由α-L-古罗糖醛酸（G单元）和β-D-甘露糖醛酸（M单元）以不规则的顺序组成的高分子聚合物，具有良好的生物相容性和降解性，在化工、生物、医药、食品等领域应用广泛。

水性聚氨酯是一种由柔性软链段和刚性硬链段交替连接，具有可调节性的嵌段共聚物，并且以水为连续相，安全无污染符合环保要求。但传统的单组分聚氨酯通常交联度低，存在分子质量小、耐水性差、力学性能不佳等问题。研究表明，共混可有效提高高分子材料的力学性能。

研究方法
不同添加量的SAWPU乳液配方表

SAWPU乳液合成路线

SAWPU胶膜内部结构模拟图

胶膜微观螯合反应

研究结果

SA、SAWPU-0、SAWPU-3的红外光谱图

不同SA添加量的SAWPU乳液粒径图

乳液外观及胶膜的吸水率

胶膜力学性能及SAWPU涂饰皮革的透水汽性、柔软度

SAWPU胶膜应力-应变图

SAWPU胶膜热稳定图

研究结论

（1）通过FT-IR测试表明，海藻酸钠作为交联剂已成功引入水性聚氨酯中，并且乳液储存稳定性良好，胶膜抗水性增强、高温区热稳定性提高。

（2）通过对胶膜机械性能测试，结果表明当SA添加量为0.3%时，胶膜的拉伸强度高达76.55MPa，断裂伸长率1253.95%，相比SAWPU-0拉伸强度提高了1.63倍，断裂伸长率提高了0.52倍。