高固低黏水性聚氨酯合成及其在纺织中的应用进展

樊武厚，胡于庆，黄玉华，蒲宗耀，蒲 实1,，梁 娟，韩丽娟，罗艳辉

(1. 四川省纺织科学研究院，四川 成都 610072；2.高技术有机纤维四川省重点实验室，四川 成都 610072；3.四川益欣科技有限责任公司，四川 成都 610072)

高固低黏水性聚氨酯合成及其在纺织中的应用进展

樊武厚1,2，胡于庆3，黄玉华1,2，蒲宗耀1,2，蒲 实1,3，梁 娟1,2，韩丽娟1,2，罗艳辉1,2

(1. 四川省纺织科学研究院，四川 成都 610072；2.高技术有机纤维四川省重点实验室，四川 成都 610072；3.四川益欣科技有限责任公司，四川 成都 610072)

水性聚氨酯(WPU)是一种环境友好型高分子材料，广泛用于纺织、皮革、造纸和家具等行业；目前国内的WPU产品其固含量普遍较低，增加固含量可提高反应设备的空间利用率，降低产品运输成本和单位产品能耗，便于实现WPU的大规模生产和产品性能提高。介绍了聚合物乳液固含量的极限理论和近5年来高固低黏WPU的研究进展，并对其在纺织上的应用进行了展望。

水性聚氨酯；高固含量；低黏度；纺织应用；进展

0 引言

水性聚氨酯(WPU)是一种以水为分散介质的环境友好高分子材料，与溶剂型聚氨酯(PU)相比具有环境友好、能耗低、安全性高等优点。自上世纪60年代Bayer公司通过自乳化法成功获得稳定性优异的WPU以来，其作为涂料和黏合剂等产品在汽车、家具、纺织和皮革等行业有着广泛应用。随着人们环保意识日益增强以及各国安全、环保法规的确立和日益完善，传统溶剂型PU的应用受到越来越多的限制，WPU大有取而代之之势。然而，WPU相比溶剂型PU也存在诸多不足 ：(1)水的蒸发潜热比溶剂高，相同固含量下WPU相比溶剂型PU干燥时间长，难以满足现代生产线的高效率要求[1]。(2)WPU固含量偏低，不仅增加了产品的包装和运输成本，还会增加应用时的能耗，影响产品的最终效果。而经高固WPU涂饰的木器具有更高的表面光泽度、丰满度和手感以及更优异的涂膜性能，其作为黏合剂时将明显缩短干燥时间、提高初黏力，同时改善与基材的界面润湿性和相容性，提高滞黏力[2]。(3)为了获得良好的水分散性，在WPU合成中需要引入亲水性基团。因为即使通过化学交联或改性仍难达到理想的耐水性，在用于织物和皮革的整理时湿摩擦牢度往往不够理想。

国外在上世纪末期就对高固WPU展开了研究，包括Dow和Bayer等公司的WPU产品固含量普遍在50%以上，甚至有少量固含量在60%或以上的产品，而且其黏度都在1 000 mPa·s以下[3]。国内高固WPU的研究起步较晚，主要集中在近10年。目前，国内WPU产品的固含量普遍都能达到40%，少数厂家也有50%固含量的WPU产品，然而更高固含量的WPU产品却未见报道。制备高固含量和低黏度(简称高固低黏)WPU时主要存在乳液稳定性和黏度两大困难，乳液固含量越高，单位体积内的乳液粒子数目增多，乳液粒子间的距离越小，其双电层结构更容易被破坏，导致乳液稳定性下降。因此，必须在保证乳液稳定性的前提下提高其固含量[4]。而黏度是乳液性能的另一个非常重要的指标，但高固含量与低黏度在WPU的制备中很难兼具，当乳液固含量从较低值逐渐增加时，其黏度也会缓慢增加至某一临界值，以至很难进一步再提高其固含量[5]。通过WPU合成技术和制备工艺的改进，增加其固含量，能够提高制备过程中设备的空间利用率，降低单位质量产品能耗和成本，充分发挥其固有特性[6]。

近年来，国内外科研工作者对高固低黏WPU展开了系统深入的研究，也有不少综述论文对其固含量理论模型[7]、影响因素和阶段性研究成果[8-9]进行报道，然而对于纺织用高固低黏WPU的研究却很少报道。目前，国内外对高固低黏WPU缺乏清晰的界定，根据目前的研究现状，作者认为固含量≥50%同时黏度≤1 000 mPa·s的WPU为高固低黏WPU。介绍聚合物乳液固含量的极限理论以及国内外近5年来在高固低黏WPU的研究成果，并对其在纺织中的应用前景进行展望，以期对国内纺织用高固低黏WPU的研究和产品开发提供参考。

1 聚合物乳液固含量极限理论

对于大多数聚合物乳液，由于界面张力的存在，乳胶粒子通常以球形或近似球形的形式存在。在聚合物乳液固含量的理论模型中，假定乳胶粒子为大小均一的球形，若每个乳胶粒子的体积为V1，整个乳液体系的体积为V2，且V2≫V1，那么当乳胶粒子紧密堆积时，其最大体积分数可达74%[10]。而当体系中的乳胶粒子大小不均一时，理论上可以得到体积分数超过74%的乳液体系，这是由于小粒子可以充分占据大粒子之间的空间，大大提高乳胶粒子的空间利用率。同时，大小粒子合适的直径比和体积比也是非常重要的。Greenwood等[11]发现大小粒子的直径比为6.46时，小粒子能够充分填充于大粒子的间隙，有助于提高其固含量。Schneider等[12]将3种粒径分别为60、340和607nm的单分布聚苯乙烯乳液混合，制备出二元分布(60、607nm)和三元分布(60、340和607nm)的混合乳液体系，当二元分布体系中的大小粒子的体积比为85/15、三元分布体系中的大、中、小粒子的体积比为80/5/15时，可以得到固含量超过70%的聚合物乳液。聚合物乳液中乳胶粒子以疏水链向内、亲水链(基)向外的胶束形式在水中分散，通过光散射研究发现其表面存在含水量高达60%～80%的水合层，这部分构成乳胶粒子的体积浓度，但却不构成其实际固含量，导致聚合物乳液的实际固含量达不到理论值。

2 高固低黏WPU研究进展

乳液黏度过高会造成严重的膏化现象，使得体系流动性差，容易产生凝胶现象。同时，过高的黏度对乳化设备也提出更高的要求，对后期的应用施工也造成极大困难。WPU通常以聚合物多元醇为软段、二异氰酸酯为硬段、离子型小分子二元醇或二元胺为亲水单体、小分子二元醇为扩链单体、三元醇为交联单体进行预聚，中和后在水中扩链乳化来制备。根据其合成技术和乳化工艺来区分，将高固低黏WPU分为硬段羧酸型、硬段磺酸/羧酸型、软段磺酸型、阴离子/非离子型、阳离子型和内/外乳化型等6类。

2.1 硬段羧酸型

目前的WPU产品主要为阴离子型，通过在预聚反应中引入亲水性单体——二羟甲基丙酸(DMPA)或二羟甲基丁酸(DMBA)，然后用三乙胺、氢氧化钠或氨水等中和成盐来获得水分散的WPU。羧酸型WPU的亲水基团通常为羧酸三乙胺盐，属于弱酸弱碱盐形成的电解质，其在水中的电离度随着体系中弱电解质浓度的升高而降低。在WPU合成中增加亲水性单体的用量虽然能在一定程度上弥补其电离度下降的缺陷，但过多的亲水单体又会带来体系黏度过大和后期应用时耐水性差的问题。因而，采用常规的WPU合成方法很难制备出高固低黏WPU。

近来，通过调节WPU合成原料的组成和配比，控制其合成工艺，进而调控WPU乳液的粒径分布，成功制备出高固低黏的羧酸型WPU。彭绍军等[13]以DMPA为亲水单体、聚丙二醇(PPG、1 000g/mol)为软段、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段、1,4-丁二醇(BDO)和正丁胺为小分子扩链剂，在DMPA的含量为0.139～0.181mmol/g时，利用DMPA和PPG与IPDI反应活性的差异，采用一步法合成出具有二元粒径分布的WPU，其固含量为50%、黏度不超过500mPa·s。随后，又采用两步法合成出了高固低黏WPU：首先，以DMPA为亲水单体、PPG(1 000g/mol)为软段、IPDI为硬段、BDO和异佛尔酮二胺(IPDA)为小分子扩链剂制备出预聚体WPU-2；然后以DMPA为亲水单体、1 000g/mol的聚1,4-丁二醇己二酸酯(PBA)为软段、IPDI为硬段、BDO和IPDA为小分子扩链剂制备出固含量40%的WPU-1乳液；最后，将预聚体WPU-2加入到WPU-1乳液中乳化得到WPU。WPU-1乳液中的亲水单体含量低，其粒径较大，而WPU-2的亲水单体含量高，乳化后粒径较小，通过将两者混合乳化可得二元粒径分布的WPU。当乳液中大小粒子的直径比为9.2、大粒子体积分数为74%时，WPU的固含量为55%、黏度为489mPa·s[14]。

通过选用不同比例的中和单体也能制备出高固低黏WPU。鲁艳[15]以DMPA为亲水单体、PPG(1 000g/mol)为软段、甲苯二异氰酸酯(TDI)为硬段、一缩二乙二醇(DEG)为小分子扩链剂、不同比例的三乙胺(TEA)和NaOH为中和剂，在w(MDEA)= 5.0%、w(DEG)=1.0%，n(TEA)∶n(NaOH)=7∶3时制备出固含量60%以上、黏度小于500mPa·s的高固低黏WPU。由于NaOH比TEA碱性强，其能够更好地与羧酸中和成盐，乳化效果更好，形成的乳液粒子粒径更小，以不同比例的TEA和NaOH中和羧酸成盐得到WPU，乳液粒子的粒径具有明显的二元分布，乳液固含量都在50%以上。通过对聚合物多元醇进行筛选和比例调节也能制备出高固低黏WPU。杨菲菲等[16-17]以DMPA为亲水单体、1 000g/mol的聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)和聚己二酸乙二醇/己二酸二乙二醇酯二醇为软段、IPDI为硬段制备出固含量51.43%、黏度316mPa·s的高固低黏WPU，适用于超纤革的涂饰整理。

2.2 硬段磺酸/羧酸型

磺酸钠二元醇或二元胺是另一类应用较多的阴离子亲水单体，如1，2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPS)、乙二胺基乙磺酸钠(AAS)和N,N-(2-羟乙基) -2-氨基乙磺酸钠(BES-Na)等。磺酸钠为强酸强碱型的强电解质，其平衡常数和电离度远高于弱电解质，在水中可以达到接近完全电离的程度，而且其电离度不会随着电解质浓度的增加而降低。因而，磺酸盐型亲水单体是制备高固低黏WPU的理想选择。在WPU的合成中以磺酸盐型亲水单体取代或部分取代常用的羧酸型亲水单体成为目前制备高固低黏WPU的最常用方法之一。

卫晓利等[18]以DHPS和DMPA为亲水单体，以聚四氢呋喃—氧化丙烯二醇和IPDI为软硬段，制备出固含量超过50%的WPU。随后，他们以DHPS和DMPA为亲水单体，以含硅多元醇(1 050g/mol)和PPG(1 000g/mol)为软段、TDI为硬段、γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-550)为封端剂，制备出一系列具有多元粒径分布的高固低黏(固含量>50%、黏度<400mPa·s)WPU，含硅链段的引入能够大大提高胶膜的耐水性[19-20]。刘巧宾等[21]以DMBA和N-60氨基磺酸盐为亲水单体，聚四氢呋喃二醇(PTMG)和聚己内酯二醇(PCL)为软段单体，IPDI和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为硬段单体，在n(NCO)∶n(OH)(R值)=1.3、n(PTMG)∶n(PCL)=1∶2、w(DMBA)=1.5%、w(N-60)=0.2%时，合成出固含量为51%、黏度为100mPa·s的WPU，适用于生态革的制备。何程林等[22]以DMPA和氨基磺酸盐A95为亲水单体、二聚酸聚酯二元醇(2 000g/mol)为软段、IPDI为硬段，在n(A95)∶n(DMPA)≥0.5时，得到固含量超过50%的WPU。该WPU树脂附着力强、光泽度高、柔韧性好、耐水性佳，适用于汽车的涂装。桑云森[23]以AAS、IPDI、PBA(3 000g/mol)和1,4-丁二醇为原料制备出固含量超过50%的WPU，随着AAS含量的增加，乳液平均粒径减小，固含量逐渐降低。孙雪娇等[24]以AAS为亲水单体、PBA(2 000g/mol)为软段、IPDI和HDI为硬段、HDI三聚体为改性剂，制备出固含量50%、黏度<300mPa·s的高固低黏WPU。

尽管磺酸钠型亲水单体在高固低黏WPU的制备中展现出明显的优势，但其与反应体系中其他原料不相溶，需要在合成时加入较多高沸点有机溶剂，后期难以脱除。例如，AAS不溶于任何有机溶剂，而DHPS和BES-Na等含羟基的磺酸钠只能溶解高沸点有机溶剂，合成时高沸点有机溶剂的引入对环境和人体健康造成了较大危害。

2.3 软段磺酸型

鉴于磺酸钠型亲水单体与反应体系中其他原料相溶性差的问题，以含磺酸钠的聚合物多元醇作为部分软段单体参与反应，可以大大提高其与其他组分的相溶性，无需在反应中加入高沸点有机溶剂就能较好地进行聚合扩链反应，可以得到环境友好的高固低黏WPU。因而，在WPU软段引入磺酸钠基团成为目前磺酸型高固低黏WPU的重要研究方向，软段磺酸型WPU成为目前应用前景较好的高固低黏WPU产品。

贺丽娜等[25-26]以聚醚二元醇磺酸盐为亲水单体、PBA(3 000g/mol)为软段、IPDI为硬段、BDO为小分子扩链单体，采用粒料法制备出固含量50%、黏度<1 000mPa·s的高固低黏WPU，其最大初始剥离强度为6N/mm，适用于鞋、汽车内饰和包装材料的黏合剂。桂亮星等[27]以磺化聚酯二元醇(S-44)和DMPA为亲水单体、PEA为软段、TDI和二苯基甲烷二异氰酸酯为硬段、三羟甲基丙烷(TMP)为交联单体，在n(S-44)∶n(PEA)=7∶3，w(DMPA) =1.4%，n(MDI)∶n(TDI) =4∶6，R值=1.5时，得到固含量53.4%、黏度305mPa·s的高固低黏WPU。邢波等[28]以磺酸型聚酯二元醇(SPOL，2 000g/mol)、IPDI、BDO、丙烯酸羟乙酯和乙二胺为原料制备出磺酸型WPU，并以丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯进行自由基共聚改性，在R值=1.7、w(SPOL) =1.4%时，得到固含量超过50%的高固低黏丙烯酸改性WPU，其平均粒径仅为44nm。

目前市售的磺酸盐型聚合物多元醇种类有限，通过合成制备新型化学结构的磺酸盐型聚合物多元醇成为合成软段磺酸型高固低黏WPU的另一选择。周婷婷[29]首先以间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(SIPM)、新戊二醇(NPG)、己二酸(HA)等为原料，通过酯交换反应制备出磺酸型聚酯二元醇(980g/mol)；然后，以该磺酸型聚酯二元醇为亲水单体、聚酯多元醇为软段、IPDI为硬段、BDO为小分子扩链单体、TMP为交联单体，制备出固含量50%的高固低黏WPU。宋欢欢[30]以SIPM、NPG、HA、六氢苯酐和1,4-环己烷二甲醇等为原料，通过酯交换反应制备出磺酸盐型聚酯多元醇；然后，以DMPA、磺酸盐型聚酯多元醇和AAS为亲水单体、IPDI为硬段、TMP为交联单体制备出固含量54.67%的高固低黏WPU，通过复配丙二醇甲醚得到水性木器涂料。

2.4 阴离子/非离子型

单独采用DMPA得到的WPU，亲水性的羧酸盐基团位于其大分子的硬段，受到氨基甲酸酯基团间的氢键作用，羧酸盐基团不能很好地扩散到WPU乳液粒子的表面，这需要引入更多的羧酸盐基团来维持其良好的亲水性和乳液稳定性，但过高的羧酸盐含量又会导致体系黏度的急剧增加，极大地限制高固低黏WPU的制备。通过分子设计使亲水基团位于WPU大分子的软段，使其更容易进入乳液粒子的表面，可以获得更好的乳化效果，降低亲水单体的用量，提高乳液固含量[31]。通过在WPU分子链上引入亲水性的非离子和离子型基团，在赋予大分子亲水性的同时，可以较大程度地减弱离子基团的双电层效应和水合作用，降低预聚体黏度，有利于制得高固低黏WPU。2009年，孙东成等[32]以磺酸盐和聚醚的阴/非离子组合制备出固含量超过50%的WPU，这与采用非离子/阴离子乳化剂组合来降低体系的临界胶束浓度和界面张力，进而提高乳化效率有异曲同工之效。

近年来，采用DMPA和聚醚作为亲水组合来制备高固低黏WPU成为一种行之有效的方法。侯立杰等[33-34]以DMPA和聚乙二醇(PEG)为亲水单体、PBA(1 950g/mol)为软段、IPDI为硬段、BDO为小分子扩链单体制备出高固低黏WPU(固含量55%)。采用200g/mol的PEG时，由于其亲水链段太短，不足以起到降低界面张力的作用；当PEG分子量在400～1 000g/mol时，亲水性的聚醚链段能够进入乳液粒子表面，降低界面张力，增加乳液粒子的分散效果；而采用2 000g/mol的PEG时，由于其亲水链太长，以至于部分聚醚链段进入水层，导致水合层厚度的增加，反而不利于固含量的提高。韩颜庭等[35]以DMPA和乙氧基封端聚合物二醇为亲水单体，1 000和2 000g/mol的PTMG为混合软段、IPDI和HDI为硬段，制备出固含量>50%的主链含乙氧基悬挂链的高固低黏WPU，WPU乳液的二元粒径分布成为高固WPU制备的关键。

2.5 阳离子型

目前报道的高固低黏WPU主要是阴离子型和阴离子/非离子型，而阳离子型的高固低黏WPU却很少。阳离子WPU分子链上带有正电荷，对基材具有良好的润湿性，在胶黏剂、纺织、皮革和造纸等领域有着广泛的应用，阳离子型高固低黏WPU研究的开展能够拓展高固低黏WPU的应用范围。李仙会等[36]以N-甲基二乙醇胺(MDEA)为亲水单体、IPDI为硬段、聚己二酸己二醇酯(PHA)为软段，在w(MDEA)= 5.5%～7.0%时，制备出固含量约50%的WPU，其初始剥离强度和24h剥离强度分别为68.2和90.4N/(25mm)，适合作为胶黏剂使用。Bao等[37]通过1,4-丁二醇二缩水甘油醚和二乙胺反应合成出侧基含叔胺基的二元醇中间体，并以之为亲水单体，以聚己二酸新戊二醇酯(PNA)为软段、IPDI和HDI为硬段、TMP为交联单体、BDO为小分子扩链单体，合成出固含量>50%、黏度<300mPa·s的高固低黏WPU。当以MDEA为亲水单体时，只能得到固含量40%、黏度>500mPa·s的普通WPU。使用MDEA制备的WPU，阳离子N+在其大分子主链，部分N+不可避免被“包裹”进入乳胶粒子内核，而只有进入乳胶粒子表面的N+才能提供亲水性，帮助乳胶粒子在水中进行分散。当阳离子N+位于WPU大分子侧链时，能够避免在形成胶束时被“包裹”进入乳胶粒子内核，只需要较少的N+就能达到很好的亲水性。亲水性阳离子N+含量越好，乳胶粒子的水合层越厚，乳液体系越黏稠，这将限制体系固含量的提高。李朦等[38]以十二胺聚氧乙烯醚(PAE)和MDEA为亲水单体，采用多步聚合工艺制备出高固低黏WPU：首先，以PAE、MDEA和IPDI为原料合成出软段(SS)；然后，以聚己二酸新戊二醇酯(POL7112，1 000g/mol)和TDI为原料制备出硬段(HS)；最后，将SS将加入到HS中继续反应，并加入BDO进行扩链反应得到WPU。当PAE的EO数为10，n(PAE):n(POL711) =1:9，R值= 1.2时，WPU乳液的二元粒径分布可得得到固含量51.28%的WPU。

2.6 内/外乳化型

WPU的制备最早是采用外加乳化剂进行机械乳化来制备，但其乳液粒径较大，储存稳定性较差，该技术逐渐被淘汰。通过在WPU的合成中引入亲水基团，在机械搅拌作用下进行自乳化，可得粒径小、稳定性好的WPU乳液，解决了外乳化法稳定性差的问题。然而，采用内乳化法制备WPU乳液时，乳胶粒子表面的亲水基团会和水相互作用形成水合层，该部分占据WPU乳液粒子的体积分数，但却不构成实际固含量，极大限制了WPU乳液固含量的提高。近年来，通过将内乳化和外乳化方法相结合，降低WPU乳胶粒子的水合作用，成为制备高固低黏WPU的新方法，制备出的WPU相比其他方法黏度明显降低。

曹高华[39]以AAS为亲水性单体、以PBA(3 000g/mol)为软段、IPDI和HDI为硬段制备出预聚体，并以OP-10为外乳化剂，在w(AAS)=1.4%、w(OP-10)=1.0%时，制备出固含量超过50%、黏度仅为117mPa·s的WPU。通过降低合成时AAS的用量，并以部分OP-10代替AAS，提高PU离聚体的亲水性，使得乳化时相反转时间提前，有利于WPU固含量的提高和黏度降低。杜郢等[40]以DMPA和 (1,3-二氨基)-丁基磺酸钠为亲水单体，PTMG和PEA为软段、IPDI为硬段、KH-550为改性剂，以OP-10和十二烷基磺酸钠(SDS)为外乳化剂，采用内/外乳化相结合的方法制备出固含量54.0%、黏度仅为110mPa·s的高固低黏WPU。刘斌等[41]以DMPA为亲水单体、PBA(2 000g/mol)为软段、BDO为小分子扩链单体、OP-10或聚氧乙烯脂肪醇(ON-870)为外乳化剂，在w(DMPA) = 2.1%、w(OP-10)=2.0%或w(ON-870)=2.0%时，制备出固含量55%、黏度<259mPa·s的高固低黏WPU。

3 高固低黏WPU在纺织中的应用展望

WPU可以作为防水透湿涂层剂、印花涂料、羊毛防缩整理剂、抗起球起毛剂、抗静电整理剂和固色剂等产品，在纺织行业具有广泛的应用，其中，WPU作为印花黏合剂和防水透湿整理剂的用量最大[42-43]。目前，高固低黏WPU研究主要集中在黏合剂、木器涂料、皮革涂饰剂等产品上，关于纺织用高固低黏WPU却很少。国内纺织用WPU的固含量大多在40%左右，存在干燥速度慢、自增稠性差、耐水性差等缺陷，在一定程度限制了纺织产品的发展。国外的纺织用高固低黏WPU研究开展较早，以拜耳公司最具代表性。2007年，他们报道了固含量高达60%的ImpranilDLU聚碳酸酯型聚氨酯，可用于室内装潢织物整理，具有较好的耐候性[44]。随后，它们又推出织物印花用的INSQIN高固WPU，固含量高达60%，具有1 600%的断裂伸长率和完整的回复性，印制后的织物手感柔软舒适，代表纺织用高固低黏WPU的最高水平[45]。目前，纺织用国内高固低黏WPU的研究趋于空白，但近十年来国内其他行业对高固低黏WPU却开展了系统深入的研究。正所谓他山之石可以攻玉，借助现有高固低黏WPU的研究成果对纺织用WPU产品进行针对性改进成为一个快速有效的方法。

4 结语

增加WPU的固含量，可以提高反应设备的空间利用率、降低产品运输成本和单位产品的能耗，便于实现WPU的大规模生产应用。WPU固含量的提高能够提高涂膜的表面光泽度、丰满度和手感，缩短黏合剂的干燥时间，提高初黏力，改善其与基材的界面润湿性和相容性，提高滞黏力。因而，高固低黏WPU成为目前国内外的研究热点之一。

近年来高固低黏WPU的研究取得了很大的进展，主要表现在：(1)通过调整合成工艺或选用复合型中和剂，单独采用DMPA就能制备出高固低黏WPU，乳液的二元分布粒径对高固低黏WPU的制备起到决定性作用；(2)在采用磺酸性亲水单体制备高固低黏WPU存在相容性差、高沸点有机溶剂难脱除等问题的背景下，通过在WPU软段引入亲水性磺酸盐基团，大大提高反应体系的相溶性，避免高沸点有机溶剂的引入，制备出环境友好的磺酸型高固低黏WPU；(3)通过在WPU的合成中同时引入亲水性的离子型和非离子型基团，减弱离子基团的双电层效应和水合作用，降低体系黏度，制备出高固低黏WPU；(4)在传统阴离子型WPU合成时，通过引入部分外乳化剂制备出高固低黏WPU，且具有明显更低的黏度，推动了传统阴离子型WPU合成技术的发展；(5)开展了阳离子型高固低黏WPU的研究，拓展了高固低黏WPU的应用范围。

尽管高固低黏WPU的研究取得了较好的进展，但仍存在一些不足：(1)国外的高固低黏WPU固含量很多都能达到60%或以上，而国内的高固低黏WPU固含量基本都在60%以下，市售的高固低黏WPU产品较少，大多处于市场拓展阶段；(2)高固低黏WPU的研究主要集中在胶黏剂、皮革涂饰剂和木器涂料等产品上，而纺织用高固低黏WPU产品却很少报道。相信在不久的将来，国内高固低黏WPU的研究能够取得更大突破，固含量能够做到60%，甚至更高。而国内纺织用高固低黏WPU的研究能够实现零的突破，相关WPU产品的开发也将极大推动纺织印花和后整理技术的发展。

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Synthesis of High Solid Content Waterborne Polyurethane with Low Viscosity and Its Application Progress in Textiles

FAN Wu-hou1,2, HU Yu-qing3, HUANG Yu-hua1,2, PU Zong-yao1,2, PU Shi1,3,LIANG Juan1,2, HAN Li-juan1,2, LUO Yan-hui1,2

(1.Sichuan Textile Scientific Research Institute, Chengdu 610072, China;2.High-tech Organic Fibers Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 610072,China;3. Sichuan Yixin Technology Co. Ltd., Chengdu 610072,China)

Waterborne polyurethane (WPU) is an environmentally friendly polymer material which has been widely used in textile, leather, paper and furniture. At present, the solid content of WPU products is generally less than 40 wt% in domestic. The space utilization of reaction equipment could be improved and the transportation cost and energy consumption per unit product could be reduced through the increasing of the solid content of WPU products, facilitating the realization of WPU production and the performance improvement of the products. Herein, the limit theory of the solid content of polymer latexes was introduced and the research progress on the synthesis of high solid content WPU with low viscosity in recent five years was outlined in detail. The application of these WPU in textile and its prospection were proposed.

waterborne polyurethane；high solid content；low viscosity；textile application；research progress

2016-11-02

四川省科技支撑计划项目(2015GZ0176)

樊武厚(1988-)，男，工程师，在读博士研究生，主要研究方向为有机硅高分子材料和功能纺织化学品，E-mail：fanwuhou1988@163.com。

TQ610.1

A

1673-0356(2016)12-0001-07