專家找到水性聚氨酯的設(shè)計合成新思路
近日，江漢大學教授萬曉波團隊在揭示電荷聚集對水性聚氨酯性能影響的研究中取得重要進展，相關(guān)研究成果以《具有帶有多個磺酸鹽基團的新型擴鏈劑的水性聚氨酯》為題發(fā)表在國際期刊《化學工程學報》上。
相關(guān)理論示意圖。受訪單位供圖
環(huán)境友好的綠色工業(yè)是當前工業(yè)發(fā)展的主流方向，其中賦予材料水性化是實現(xiàn)綠色工業(yè)的必然選擇。聚氨酯因力學性能優(yōu)異、生物相容性好、性能可調(diào)范圍廣等優(yōu)點，在光電材料、生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。為更好賦予聚氨酯水性化特性，該研究創(chuàng)新性提出以離子聚集的手段來平衡聚氨酯的乳化性能和耐水性能的策略。
研究從磺酸鹽型親水擴鏈劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā)，合成了一類新型的含有多個磺酸離子基團的擴鏈劑，利用離子基團數(shù)量的增加來增強擴鏈劑的離子強度。
研究人員介紹，這種具有更高離子強度的擴鏈劑能實現(xiàn)聚氨酯分子鏈上離子電荷數(shù)量的局部聚集，能保證在更低擴鏈劑用量的條件下維持聚氨酯乳液中膠束表面的高電位，有助于水性聚氨酯的乳化穩(wěn)定性等性能的提升；而減少離子型擴鏈劑用量又能有效降低水性聚氨酯中親水鏈段的比例，從而有效改善了聚氨酯的耐水性。在最優(yōu)情況下，僅需1.2 mol%的離子型擴鏈劑即可獲得穩(wěn)定的水性聚氨酯乳液。該研究工作為水性聚氨酯的設(shè)計合成提供了新思路。
相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147537
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