高强度、高透明的生物基水性聚氨酯的结构设计与性能

吴耀文1，甘淼1，赵秀英1,2，胡仕凯1,2，张立群1,2 (北京化工大学 1北京市先进弹性体材料研究中心 2有机-无机复合材料国家重点实验室)

摘要：聚氨酯涂料被广泛用作各种基材的保护层和装饰层. 然而，大量使用溶剂型涂料会造成环境污染. 水性聚氨酯涂料具有低毒性和低挥发性有机物排放的特点，是一种环保型涂料，但制造水性聚氨酯的主要原材料来自不可持续的石油资源. 本研究利用生物基聚三亚甲基醚二醇(PO3G)通过预聚体法合成了一系列生物基含量在60%左右的生物基水性聚氨酯(WPU)，对WPU的结构和性能进行了系统表征. 结果表明，随着亲水扩链剂含量的提高，乳液的粒径和样品的断裂伸长率降低，乳液的Zeta 电位绝对值和黏度，胶膜微相分离程度，拉伸强度和杨氏模量提高，其中WPU-7样品的拉伸强度和杨氏模量分别达到55.2和77.1 MPa，韧性为97.18 MJ·m-3，所有样品在可见光波长范围内透光率均超过89%，此材料有望应用于显微镜镜片等领域的保护和装饰. 这项研究为设计具有优异性能的生物基WPU提供了新思路，从而减少对石化资源的依赖.

关键词：生物基，水性聚氨酯，微相分离，高强度，高透明