耐磨性是聚氨酯的一项突出性能。其耐磨性是天然橡胶的2~10倍。如果与硅树脂配伍,效果更佳。聚氨酯耐磨性的要素是它的弹性。聚氨酯耐磨性随低分子二元醇链长的增加而下降;随聚醇分子量的增加而提高,但它的强度并不影响其耐磨性。在制备聚氨酯弹性体时,若NCO/OH值越大,它的磨耗也越大,耐磨性能降低。这是固为NCO/OH值太大,柔性和弹性下降之故。所以,耐磨性除与直接制备聚氨酯的原料和配方有关外,与整理时的工艺条件也有关系。
透气性是纺织品一项重要的物理性能指标。气体透过聚合物是一单分子的扩散过程。它是借助于聚合物内密度高低所出现的自由体积或空穴为通道而扩散的。因此,聚合物体积愈膨胀,链段运动愈强烈,则提供这种空穴的机会越多,故弹性体的透气性就越大。一般用聚氨酯整理的纺织品透气性是较好的。但是,如果我们在整理过程中配伍用的助剂极性基团太多,刚性链段太强,交联过度,就可能会降低透气性。
至于纺织品所要求的吸湿性、防水性、阻燃性,一方面可以在制备聚氨酯过程中引入一些亲水性基团、疏水性基团,特别是12~18个碳原子的长链烷基,和使用含有阻燃元素的原料来达到这三性外,也可以利用聚氨酯的配伍性能,掺入有关助剂来赋于纺织品这三项性能
水性聚氨酯与溶剂型聚氨酯不同之点在于聚氨酯高分子链上含亲水基团的多少不同。含亲水性基团多的制得水溶性聚氨酯;含亲水性基团少的制得溶剂型聚氨酯;介于两者之间的可通过自身乳化和加入乳化剂强制乳化或分散,制得水乳化型聚氨酯和水分散型聚氨酯。所谓水性聚氨酯一般是指水溶性、水乳化性和水分散性聚氨酯。根据聚氨酯高分子链上所带亲水基团的离子性质,又可分为非离子型和离子型(阳离子、阴离子和两性离子)[2]。这些亲水基团对纺织品加工和成品性能的影响如表2所示。
水性聚氨酯与溶剂型聚氨酯还有个差异是没有反应性很高的异氰酸酯基的存在。因为异氰酸酯基与水会发生反应,所以在水性聚氨酯高分子链上不会有异氰酸酯端基,也就没有异氰酸酯的毒性。但是,可以用一种封端剂把异氰酸酯基保护起来制得水性聚氨酯,在一定温度下脱封再生出活性异氰酸酯基,使聚氨酯交联固化。当然,还可以在聚氨酯高分子链上引入其他反应性基团,使之自身固化交联。有人习惯称这种聚氨酯叫反应性聚氨酯。从聚氨酯固化成膜来分类,有热塑性聚氨酯和热固性聚氨酯。前者不能单独成膜,一般要借助甲醛树脂或其他交联剂在MgCl2。等催化剂作用下,才能与纤维牢固地结合。后者,在加热情况下可自身固化成膜。
为什么水性聚氨酯的研制和应用会如此广泛和迅速地发展呢?就纺织工业而言,综合归纳有以下几个特点:
表2聚氨酯中亲水基团对纺织品加工及制品性能的影响
1.具有多变性合成工艺根据制品要求,随时变换原料和配方,就可满足用户要求。例如,我们在原有合成工艺基本不变的情况下,略加改变合成了Npu-1012(非离子型)、Cpu-412(阳离子型)、Apu-506(阴离子型)、Zpu-626(两性离子型),以供不同用户的需要。