耐磨性是聚氨酯的一項突出性能。其耐磨性是天然橡膠的2~10倍。如果與硅樹脂配伍,效果更佳。聚氨酯耐磨性的要素是它的彈性。聚氨酯耐磨性隨低分子二元醇鏈長的增加而下降;隨聚醇分子量的增加而提高,但它的強(qiáng)度并不影響其耐磨性。在制備聚氨酯彈性體時,若NCO/OH值越大,它的磨耗也越大,耐磨性能降低。這是固為NCO/OH值太大,柔性和彈性下降之故。所以,耐磨性除與直接制備聚氨酯的原料和配方有關(guān)外,與整理時的工藝條件也有關(guān)系。
透氣性是紡織品一項重要的物理性能指標(biāo)。氣體透過聚合物是一單分子的擴(kuò)散過程。它是借助于聚合物內(nèi)密度高低所出現(xiàn)的自由體積或空穴為通道而擴(kuò)散的。因此,聚合物體積愈膨脹,鏈段運(yùn)動愈強(qiáng)烈,則提供這種空穴的機(jī)會越多,故彈性體的透氣性就越大。一般用聚氨酯整理的紡織品透氣性是較好的。但是,如果我們在整理過程中配伍用的助劑極性基團(tuán)太多,剛性鏈段太強(qiáng),交聯(lián)過度,就可能會降低透氣性。
至于紡織品所要求的吸濕性、防水性、阻燃性,一方面可以在制備聚氨酯過程中引入一些親水性基團(tuán)、疏水性基團(tuán),特別是12~18個碳原子的長鏈烷基,和使用含有阻燃元素的原料來達(dá)到這三性外,也可以利用聚氨酯的配伍性能,摻入有關(guān)助劑來賦于紡織品這三項性能
水性聚氨酯與溶劑型聚氨酯不同之點(diǎn)在于聚氨酯高分子鏈上含親水基團(tuán)的多少不同。含親水性基團(tuán)多的制得水溶性聚氨酯;含親水性基團(tuán)少的制得溶劑型聚氨酯;介于兩者之間的可通過自身乳化和加入乳化劑強(qiáng)制乳化或分散,制得水乳化型聚氨酯和水分散型聚氨酯。所謂水性聚氨酯一般是指水溶性、水乳化性和水分散性聚氨酯。根據(jù)聚氨酯高分子鏈上所帶親水基團(tuán)的離子性質(zhì),又可分為非離子型和離子型(陽離子、陰離子和兩性離子)[2]。這些親水基團(tuán)對紡織品加工和成品性能的影響如表2所示。
水性聚氨酯與溶劑型聚氨酯還有個差異是沒有反應(yīng)性很高的異氰酸酯基的存在。因為異氰酸酯基與水會發(fā)生反應(yīng),所以在水性聚氨酯高分子鏈上不會有異氰酸酯端基,也就沒有異氰酸酯的毒性。但是,可以用一種封端劑把異氰酸酯基保護(hù)起來制得水性聚氨酯,在一定溫度下脫封再生出活性異氰酸酯基,使聚氨酯交聯(lián)固化。當(dāng)然,還可以在聚氨酯高分子鏈上引入其他反應(yīng)性基團(tuán),使之自身固化交聯(lián)。有人習(xí)慣稱這種聚氨酯叫反應(yīng)性聚氨酯。從聚氨酯固化成膜來分類,有熱塑性聚氨酯和熱固性聚氨酯。前者不能單獨(dú)成膜,一般要借助甲醛樹脂或其他交聯(lián)劑在MgCl2。等催化劑作用下,才能與纖維牢固地結(jié)合。后者,在加熱情況下可自身固化成膜。
為什么水性聚氨酯的研制和應(yīng)用會如此廣泛和迅速地發(fā)展呢?就紡織工業(yè)而言,綜合歸納有以下幾個特點(diǎn):
表2聚氨酯中親水基團(tuán)對紡織品加工及制品性能的影響
1.具有多變性合成工藝根據(jù)制品要求,隨時變換原料和配方,就可滿足用戶要求。例如,我們在原有合成工藝基本不變的情況下,略加改變合成了Npu-1012(非離子型)、Cpu-412(陽離子型)、Apu-506(陰離子型)、Zpu-626(兩性離子型),以供不同用戶的需要。