2.1 印花用水性聚氨酯胶浆乳液 FS-5702H的技术指标

    印花用水性聚氨酯胶浆乳液FS-5702H的技术指标见表2。

2.2 水性聚氨酯乳液的合成工艺

2.2.1 IPDI、HDI的影响

    本实验通过使用IPDI、HDI2种活性异氰酸酯基团协同作用提高水性聚氨酯乳液的弹性、柔软度和耐水洗性等性能。IPDI具有环状结构，环状结构上的侧甲基基团产生位阻效应，使分子间结合产生空隙，能够改善产品的成膜厚度以及乳液配制胶浆后使用的蓬松感；HDI是长直链结构，具有超高的柔软度，能够减轻IPDI中环状结构过强的刚性；并且二者同时使用时，由于异氰酸酯基团反应活性不同，反应速度相差10倍左右，能够使产品的反应过程更加平稳，在大分子中交错反应，防止低温凝聚，增加产品的成膜柔顺性，有效改善产品的柔软度，并赋予产品良好的弹性。

    固定R值为1.7，DMPA质量分数为2.0%。由表3可以看出，随着 IPDI、HDI物质的量比的增大，乳液100%模量、断裂强度和耐水性随之增大，乳液成膜后，断裂强度随之减小。这是因为当IPDI、HDI物质的量比较小时，HDI占比较大，其具有对称的线性结构，使硬段规整的分子链比例增加，由于硬段结构的规则排列，使其在软段中作为物理交联点的交联作用增强，同时硬段结构中大量有序氢键的形成也起到了弹性的物理交联协同作用，从而提高胶膜的拉伸弹性，断裂伸长率增大，100%模量减小，断裂强度减小。反之，当IPDI、HDI物质的量比不断提高，IPDI占比也不断提高，其刚性结构的存在增大了分子链的空间体积，此时胶膜性能受IPDI影响较大，分子链中刚性结构占比较大，胶膜的100%模量、断裂强度随之提高，胶膜断裂伸长率降低。

    由表3还可以看出，随着IPDI、HDI物质的量比的增加，胶膜吸水率增大，耐水性变差。这是因为胶膜结晶能力降低，分子链的空间结构趋于零散，分子链间距变大，水分子更容易进入分子链，从而导致胶膜的吸水率增大，耐水性变差。

2.2.2 小分子扩链剂的选择

    小分子扩链剂的选择非常重要，通过对比资料及大量实验，选用二乙基戊二醇作为小分子扩链剂。二乙基戊二醇是一种特殊的位阻二醇，具有对称的分子结构，侧链含有两个乙基，能够增加分子间斥力，增大空间位阻，提高聚氨酯的耐溶剂能力；同时降低乳液的黏度，使乳化过程更加容易控制；主链含有两个伯羟基，能有效改善聚氨酯的亲水性，使制得的水性聚氨酯乳液渗透性更好，成膜更加连续、均匀，增加了与基材的结合牢度。根据协同作用原理，选用了二羟甲基丙酸与二乙基戊二醇配合使用，阴离子亲水基团与非离子亲水基团的协同作用能有效提高成膜的渗透性，进而提高聚氨酯乳液与基材的结合牢度。

    固定IPDI、HDI物质的量比为 2∶1，R值为1.7，DMPA质量分数为 2.0%。小分子扩链剂DEPD对水性聚氨酯乳液性能的影响见表4。

    由表4可以看出，随着小分子亲水扩链剂DEPD质量分数的增大，乳液从乳白色变为蓝光半透明稠状物，离心后从轻微分层伴有少量沉淀变为无分层且无沉淀的稳定体系。但是当小分子亲水扩链剂DEPD质量分数高于 1.5%，达到2.0%时，乳液黏度迅速升高。原因是亲水基团增多，分子链间斥力增大，电凝滞效应增强，分子间位阻变大，导致黏度增加。所以当小分子亲水扩链剂DEPD质量分数为 1.0%~1.5%时，乳液比较稳定，便于实际生产应用。

    固定IPDI、HDI物质的量比为2∶1，R值为1.7，DEPD质量分数为1.0%。由表5可以看出，随着DMPA质量分数的增大，乳液从乳白色变为蓝光半透明稠状物，离心后从分层伴有大量沉淀变为无分层且无沉淀的稳定乳液。这是由于预聚物分散后，疏水的分子链发生卷曲形成颗粒，并且带有离子的亲水基团朝向水中；由于颗粒不停地做布朗运动以及正负离子相伴而生，在颗粒表面形成了双电层，产生了电动势，这种电动势阻止了颗粒之间因相互接近而凝聚，形成了稳定的乳液。但是DMPA质量分数达到 4%时，乳液黏度升高。原因是随着DMPA质量分数的增加，聚合物分子链上的阴离子数目增多，分子链间斥力增大，电凝滞效应增强，分子间位阻变大，导致黏度增加。所以当DMPA质量分数为2.0%~3.0%时，乳液比较稳定，便于实际生产应用。

2.2.3 聚醚多元醇、聚酯多元醇的选择

    根据资料记载，水性聚氨酯乳液制备中常用的低聚物多元醇一般以聚醚二醇、聚酯二醇居多，聚酯型聚氨酯的黏结强度高，但耐水解性比聚醚型聚氨酯差，所以本实验采用聚醚多元醇搭配聚酯多元醇使用，聚酯多元醇能够为聚氨酯乳液提供优异的弹性、耐磨性、牢度，聚醚多元醇能够提供良好的耐水解性、柔软性。本实验选择的聚己内酯二醇是由ε-己内酯和新戊二醇（NPG）在催化剂存在下开环聚合而成，结构类似聚酯，但是酯基之间的碳原子数比己二酸类聚酯多，因此具有很高的反应活性，克服了聚ε-己内酯难以与多异氰酸酯反应的缺点，能够赋予聚氨酯较强的耐水解性、弹性及耐磨性；且由于其分子链长度较长，低温下链段可以自由旋转，使聚氨酯具有良好的低温柔韧性；其搭配聚己二酸系二醇含有较多的酯基等极性基团，具有优良的力学性能，能够为水性聚氨酯提供高牢度、弹性及耐磨性等优良特性。

2.2.4 预聚体R值的影响

    预聚体R值是最直接影响聚合物性能的重要指标。若R值太大，硬段比例太大，会形成难以舒展的刚性键，导致手感变硬、弹性下降，且分子质量太大会导致乳液粒径增大，聚氨酯乳液稳定性下降。所以本实验将R值设计在1.7左右，保证了稳定、高性能聚氨酯乳液的合成。

    固定IPDI、HDI物质的量比为2∶1，DMPA质量分数为2.0%，DEPD质量分数为1.0%。由表6可以看出，乳液成膜后，100%模量、断裂强度以及耐磨性与R值的变化趋势相同，断裂伸长率与R值变化趋势相反。因此，当 R 值控制在1.7，乳液性能最好。这是因为随着R值的增大，预聚体中未反应的—NCO基团增多，乳化过程中生成脲键，增加了分子内聚能，增加了分子间的相互作用力，导致分子成膜硬度增大，断裂强度增大，断裂伸长率降低。

2.3 印花织物的性能

2.3.1 拉伸性能

    将织物1#~3#按照应用工艺印花，对比印花前后的断裂伸长率，测试结果见表7。由表7可以看出，3种不同织物经过印花后，断裂伸长率均有不同程度的降低。综合来看，断裂强力损失处于可接受范围，不影响织物整体性能。

2.3.2 织物的色牢度

    由表8可以看出，3种不同织物经过FS-5702H印花后，耐干摩擦色牢度均能达到4+级水平，耐湿摩擦色牢度均能达到4级水平，耐皂洗色牢度均能达到4级水平，满足织物的整体应用性能。
 

2.2.3 织物的耐水洗性

    印花后的耐水洗性见表9。

    由表9可以看出，在60℃水洗条件下，FS-5702H印花浆与高防水面料结合得非常牢固，60℃水洗对印花后织物的性能几乎无影响，断裂伸长率依然保持得非常好。