MPEG/PTMG嵌段型水性聚氨酯表面活性剂的合成及应用研究

两亲性聚氨酯同时具有两亲性材料和聚氨酯材料的优良性能，应用前景非常广阔，可以用作防水透湿材料、高分子表面活性剂和医用材料等。但目前国内对聚氨酯表面活性剂的研究还不是很深入，因此开展对聚氨酯表面活性剂的性能研究有十分重要的意义。基于以上优点，本文通过分子结构设计了两类嵌段聚氨酯表面活性剂，即两嵌段聚氨酯表面活性剂和三嵌段聚氨酯表面活性剂，以甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）、聚乙二醇单甲醚（MPEG）、不同相对分子质量的聚四氢呋喃（PTMG-1000和PTMG-2000）为原料，合成了目标产物，研究了两类嵌段聚氨酯表面活性剂的溶液性能和胶束体系，性能的差异决定了其应用领域的不同。实验结果如下：（1）优选了聚合反应条件，并通过IR和1H NMR表征了产物结构。两嵌段聚氨酯表面活性剂的浊点随着疏水链段的增加而降低，分别为81.0℃、73.6℃；同样三嵌段聚氨酯表面活性剂的浊点也随着疏水链段的增加而降低，分别为85.7℃、81.3℃；并且三嵌段聚氨酯表面活性剂的浊点大于两嵌段聚氨酯表面活性剂。（2）采用吊环法测定了嵌段聚氨酯表面活性剂不同条件下的表面张力，实验结果表明：①当亲水基相同时，两嵌段聚氨酯表面活性剂和三嵌段聚氨酯表面活性剂的CMC值与表面张力均随着疏水链段的增大而减小，其值分别为5.12×10-6mol·L-1、3.86×10-6mol·L-1、7.94×10-5mol·L-1、6.31×10-5mol·L-1，两嵌段聚氨酯表面活性剂降低溶液表面张力的能力大于三嵌段聚氨酯表面活性剂，具有更低的CMC值。②当温度在浊点以下时，随着溶液温度的升高，嵌段聚氨酯表面活性剂的CMC值与表面张力减小。③不同电解质对CMC和表面张力的影响规律不同。低浓度的NaCl溶液对嵌段聚氨酯表面活性的影响不大，而在较高浓度NaCl溶液下，随着NaCl溶液浓度的增大，嵌段聚氨酯表面活性剂的CMC值与表面张力减小；不同类型电解质的电荷/半径比对三嵌段表面活性剂的CMC的影响规律为：随着阳离子电荷/半径比的增大CMC增大，相反随着阴离子阳离子电荷/半径比的增大CMC减小。④嵌段聚氨酯表面活性剂的CMC值和表面张力受pH值的影响不大。（3）利用荧光分光光度计和透射电子显微镜对嵌段聚氨酯表面活性剂胶束体系进行了研究。结果表明：①荧光法测定得到的CMC值与表面张力法测定得到的结果是一致的，并且胶束内部呈非极性。②嵌段聚氨酯表面活性剂溶液的胶束聚集数随着浓度的增大而增大，两嵌段聚氨酯表面活性剂溶液的胶束聚集数大于三嵌段聚氨酯表面活性剂。③一定浓度的嵌段聚氨酯表面活性剂在水中形成的胶束为球形，并且胶束体积随着表面活性剂浓度的增大而增大。（4）考察了嵌段聚氨酯表面活性剂的乳化能力，并利用紫外可见分光光度计研究了其对甲苯的增溶能力，结果表明：嵌段聚氨酯表面活性剂的乳化能力随着疏水链段的增大而增大，两嵌段聚氨酯表面活性剂的乳化能力优于三嵌段聚氨酯表面活性剂的乳化能力；嵌段聚氨酯表面活性剂对甲苯具有良好的增溶性能，三嵌段聚氨酯表面活性剂的增溶性要大于两嵌段聚氨酯表面活性剂。