水性聚氨酯的成膜机理

1、水性聚氨酯成膜的条件

水性聚氨酯成膜过程可以描述如下。

①充填过程。水挥发，微粒相互相靠近而达到密集充填状态。

②融合过程。微粒表面层破坏，微粒相互接触。

③扩散过程。分散体粒子间的分子链互相扩散，形成有一定力学性能的均相膜。

Brown在建立的数学模型基础上推导出成膜条件公式：G≤35（σw/a）/R

式中，G为分散体粒子的剪切模量；σw/a为水/空气界面张力；R为分散体的粒子半径。

可见，分散体的成膜能力与分散体的粒子剪切模量及分散体的粒径成反比。

为了获得连续涂层就必须降低分散体粒子的粒径或降低粒子的粒径。亲水成分多，乳液粒径小，分散性较好，成膜性好，但不利于胶膜的耐水性。如果粒子内已形成交联结构，则粒子的剪切模量较高，不利于成膜。

2、水性聚氨酯成膜性能

乳液的成膜性能是指乳液涂到底物上，干燥后在底物的表面形成均匀胶膜的能力。聚氨酯乳液的成膜性能不仅和聚氨酯的分子量、乳液中残存溶剂的种类和数量、粒子的平均直径和乳液的黏度等密切相关，还和乳液的固化速率有关。若易挥发溶剂的残存量较大时，乳液的固化速率快，固化后的膜易产生气泡，收缩，起皱。若在这种乳液中加入少量的高沸点溶剂，既不影响固化速率，又能得到平展无气泡的胶膜。粒子直径的大小也会影响固化速率。直径越小，固化速率越慢，但成膜性越好，固化后得到的胶膜的物理机械性能也越好。对乳液黏度的要求取决于具体的应用。