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新闻中心
水性聚酯树脂研究进展
2016-6-28
来源:微信号:水性与无溶剂材料
点击数: 1529          作者:未知
  • 摘要:综述性的介绍了水性聚酯的溶解性、稳定性、电化学性质、表面活性以及相关研究情况,并对聚酯的开发应用前景作了展望。


    关键词:水性聚酯、溶解性、稳定性、电化学性质、表面活性、研究进展、


    引言:


    聚酯是指大分子主链上含有大量酯键的高分子化合物,由二元(或多元)酸(或其酯)与二元(或多元)醇通过直接酯化或酯交换反应生成,为综合性能优良的合成树脂之一。水性聚酯是一种新型水溶性聚合物,它是在分子链中引入离子型结构单元的一种离子型共聚酯。离子型基团的存在赋予聚酯水溶性的同时,也赋予了其优良的吸湿性能和离子电导特性。在化纤、纺织、涂料、粘合剂、电子、表面活性剂、油墨等领域有着广泛的应用前景。


    1.水溶性的研究


    一般来说,提高水溶性的方法有两种,一是在分子中引入足够的亲水基团,随着共聚酯中亲水物质的量的增加,聚酯的水溶性逐渐增大;二是降低聚合物的结晶度,水溶性聚酯中引入带有多支链单体可以降低结晶度,从而提高聚酯的水溶性。


    水性聚酯的溶解性也遵循高分子在水中的溶解度的规律,如因高分子结构、分子质量的不同而不同。线形高分子易生成氢键,使水分子很快进入全部高分子结中, 非线形高分子只有部分区域生成氢键,水分子只能渗入部分高分子结构区域。这样,线形高分子比相同类支链高分子水溶性好;另外,高分子分子质量增加,溶解度也将降低; 其次,温度也是影响高分子溶解性的重要外部因素,大多数高分子的溶解度随温度的升高而增大。


    2. 稳定性的研究


    由于水性聚酯中大量酯键的存在,导致水性聚酯的耐水解稳定性、储存稳定性较差,这也是导致目前水性聚酯应用发展缓慢的主要原因。因此,如何在实现聚酯亲水性的同时提高水性聚酯的耐水解稳定性是水性聚酯研究的关键。提高聚酯耐水解性能,可通过改变单体的种类、合成工艺和单体组成来实现。


    降低酯键的水解就可提高聚酯的稳定性,最好的方法就是在它周围制造一个憎水环境,使水分子难以进入到酯键中,聚酯的耐水解性随分子中疏水基的增加及酯基含量的降低,其耐水性增加,通过使用仲醇和叔醇可以大大降低酯键的水解率,此外在亲水性的基团与领近的酯基间插进一个疏水的链段也可以提高树脂的稳定性。


    3.电化学性质的研究


    水溶性聚酯化合物分子有非离子型、阴离子型2种类型。非离子型是指在水溶液中不电离的高分子,如聚醚多元醇改性聚酯等。阴离子型是指水溶液中电离为阴离子,如DMPA 型聚酯等。许多水溶性聚酯原本并不溶于水或仅部分溶于水,只有添加一种酸或碱,才因电离作用而溶于水,大分子链含有羧基的聚酯只能在中和试剂存在下才能水性化。


    在水溶液或熔融状态下能电离成离子的物质称为电解质,电解质为聚合物的物质称为聚电解质,聚电解质的性质取决于它的电离程度,它们的一些重要性质直接与它们的电离程度相关,因此,这些物质水溶液的pH值与它的粘度、絮凝效果、稳定性、分散性等都有密切的关系,聚电解质对外来离子的存在很敏感。


    4.表面活性的研究


    水溶性聚酯高分子中含有亲水和疏水基团,因此有很多水溶性聚酯具有表面活性是一种高分子表面活性剂,它可以降低水的表面作力,有助于水对固体的润湿,这对于颜料、填料、粘土之类物质在水中的分散特别有利。普通表面活性剂虽然很多都具有分散作用,但由于受到分子结构、相对分子质量等因素的影响,他们的分散作用往往十分有限,用量较大。


    高分子表面活性剂由于亲水基、疏水基、位置、大小等可调,分子结构可呈梳状,又可呈现多支链化,因而对分散微粒表面覆盖及包封效果要比前者强的多。由于其分散体系更趋于稳定、流动,成为很有发展前途的一类分散剂。对水溶性聚酯的溶液性质和粘结性能初步研究表明,水溶性聚酯溶液的表面张力为比较大,它对涤纶织物的粘结力强,最高值可达PVA的8~9倍。


    结 语


    水性聚酯多元醇配置的双组分水性涂料具有良好的流动性,涂膜的光泽高,对颜料的润湿性好,特别适合用于木器和金属表面的涂饰。水性聚酯在在化纤、纺织、黏合剂、电子、表面活性剂、油墨等领域也有着广泛的应用前景。在涂料、胶粘剂、油墨领域应用中水性聚酯具有饱满,硬度高光泽好等优点,但是在稳定性等方面还有很多不足。


    国内相关科研机构与聚酯企业都在积极探索水溶性聚酯的合成研究,水性聚酯的研究热点将是开发新品种及新合成方法。目前在解决水溶性的同时,具有优异储存稳定性的水性聚酯已经取得一些进展。研究表明,通过改变单体的种类、合成工艺和单体组分组成,为制备具有指定结构和特定功能的聚酯提供了可能性和可行性。如何提高水性聚酯的表干和实干时间,减少助溶剂的使用量,仍将是今后的研究重点。为了使聚酯具有更多的功能,具有不同的使用要求,聚酯生产将更多的向功能化方向发展。


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