乳液稳定性是聚氨酯乳液的首要性能,即规定在一定储放期限内不出现沉淀变质,室内温度储放最少1a之上。熵排斥理论可以说明非离子型乳液的稳定性,水合作用还可以提高分散体的稳定性。有些人对比了两种亲水扩链剂如二羟甲基丙酸(DMPA)和N,N-二羟乙基邻苯甲酸酰胺合成乳液的稳定性,觉得扩链剂的酸性是主要影响要素。
对阴离子型PU乳液的稳定性研究发现:DMPA使用量超过0.22mol/kg时,就可制取室内温度存储稳定期超过1a、急性热稳定期超过60的稳定乳液。国内专家学者探讨了离子基团的浓度与乳液稳定性的关系,发觉伴随着离子基团的减少,PU分散体的外观由透明溶液过渡到半透明→半透明蓝光乳液→白色乳液→不稳定乳液。换句话说,随离子基团浓度的增高,乳液的稳定性随之提升。但是随着离子基团浓度的提升,乳液涂膜的亲水性也在不断增加,涂膜耐水性下降,因而乳液的稳定性与耐水性应协调一致。
干扰乳液存储稳定性有两种关键因素:聚氨酯微粒的粒径及聚氨酯的耐水解性。
粒径及其对性能的影响前已经说过。若要知道粒径的影响,可以通过离心加速沉降试验模拟存储稳定性。通常是在离心机中以3000r/min转速离心沉降15min后,若无沉淀,可以理解为有6个月的存储稳定期。
若聚氨酯耐水性差,则可以在存储过程缓慢降解,造成羧基,降低H值,使乳液凝聚。可以通过加热加速试验模拟长期耐水解性能。
乳液的稳定性与中和度关系也非常大。曾有些人以TDI、N210、DMPA为基本原料,三乙胺作中和剂,用丙酮法合成了水性聚氨酯乳液。探讨了三乙胺使用量对水性聚氨酯乳液性能的影响。发觉:三乙胺使用量提升,乳液粒径减小,黏度增大,有益于乳液稳定。当中和度增大到100%时,DMPA中的—COOH才完全中和成盐,造成离子中心,起到稳定乳液的作用。主要是因为随着中和度的提升,分子中—COO阴离子的活性中心数增多,使分子链的亲水性提升,减弱了分子链的相互缠结,提升了水对聚合物的水化作用,使乳胶粒子增多,粒径减小,表现出了较好的分散性。
冷冻稳定性同样是在实际应用中考虑到的一个因素。在存储过程应避免冻结和长期高温。酸性物质及多价金属离子会让阴离子型聚氨酯乳液造成凝聚,干扰乳液存储稳定性;阳离子型应避免碱影响其稳定性。
来源:水性大平台