专家找到水性聚氨酯的设计合成新思路

近日，江汉大学教授万晓波团队在揭示电荷聚集对水性聚氨酯性能影响的研究中取得重要进展，相关研究成果以《具有带有多个磺酸盐基团的新型扩链剂的水性聚氨酯》为题发表在国际期刊《化学工程学报》上。

相关理论示意图。受访单位供图

环境友好的绿色工业是当前工业发展的主流方向，其中赋予材料水性化是实现绿色工业的必然选择。聚氨酯因力学性能优异、生物相容性好、性能可调范围广等优点，在光电材料、生物医用材料等领域已得到广泛应用。为更好赋予聚氨酯水性化特性，该研究创新性提出以离子聚集的手段来平衡聚氨酯的乳化性能和耐水性能的策略。

研究从磺酸盐型亲水扩链剂的结构设计出发，合成了一类新型的含有多个磺酸离子基团的扩链剂，利用离子基团数量的增加来增强扩链剂的离子强度。

研究人员介绍，这种具有更高离子强度的扩链剂能实现聚氨酯分子链上离子电荷数量的局部聚集，能保证在更低扩链剂用量的条件下维持聚氨酯乳液中胶束表面的高电位，有助于水性聚氨酯的乳化稳定性等性能的提升；而减少离子型扩链剂用量又能有效降低水性聚氨酯中亲水链段的比例，从而有效改善了聚氨酯的耐水性。在最优情况下，仅需1.2 mol%的离子型扩链剂即可获得稳定的水性聚氨酯乳液。该研究工作为水性聚氨酯的设计合成提供了新思路。