Synthesis, Application and Comparison of Aqueous Polyurethane

Abstract

A series of aromatic and aliphatic cationic aqueous polyurethane dispersions were successfully prepared with polypropylene glycol, polypropylene polyol, toluene diisocyanate(TDI), and isophorone diisocyanate(IPDI) as raw materials. The structure and properties of the synthesized aqueous polyurethane dispersions were characterized with FTIR, UV spectra, TEM, DSC, TGA, electronic tensile machine, and the aliphatic and aromatic cationic aqueous polyurethane were compared. Both the aliphatic and the aromatic cationic aqueous polyurethanes are all two phase structure systems. Their two glass transitions took place in the range of -100oC to +220 oC, respectively corresponding to the glass transitions of soft segments and hard segments. Their thermal decomposition also exhibited two stages, respectively corresponding to thermal decompositions of hard segments and soft segments. The strong ¦Ð-¦Ð* transition absorption peaks took place when ¦Ë was in the vicinity of 220nm. With the increasing of isocyanate (NCO) group content, the tensile strengths of the films increased and their elongations at break decreased. The particle morphologies of aromatic and aliphatic dispersions both are spherical. They both could be used as the base sealing of pig leather. They also could be used in the sandwich finishing system for pig garment leathers. Compared to the aromatic cationic aqueous polyurethane, the aliphatic series is lower at the glass transition of hard segments, better at photoresistance; greater in the elongation at break, and lower in tensile strength. The aliphatic cationic aqueous polyurethane can be used as the finishing system of shallow color pig leather or white pig leather, and it¡¯s UV spectra did not show a characteristic B absorption peak. RESUMEN:Una serie de dispersiones cati¨®nicas acuosas de poliuretanos arom¨¢ticos y alif¨¢ticos fue preparada con ¨¦xito con polipropilenglicol, el poliol del polipropileno, el di-isocianato (TDI) del tolueno, y el di-isocianato (IPDI) de la isoforona como materias primas. La estructura y las propiedades de las dispersiones acuosas del poliuretano sintetizadas fueron caracterizadas con FTIR, espectros UV, TEM, DSC, TGA, m¨¢quina extensible electr¨®nica, y los poliuretanos acuosos cati¨®nicos alif¨¢ticos y arom¨¢ticos fueron comparados. Los poliuretanos acuosos cati¨®nicos alif¨¢ticos y arom¨¢ticos son todos sistemas de estructura de dos fases. Sus dos transiciones cristalinas ocurrieron en la gama de -100oC a +220 oC, correspondiendo respectivamente a las transiciones de cristales de segmentos blandos y de segmentos duros. Su descomposici¨®n t¨¦rmica tambi¨¦n exhibi¨® dos etapas, correspondiendo respectivamente a la descomposici¨®n t¨¦rmica de segmentos duros y de segmentos blandos. El pico fuerte de la absorci¨®n de la transici¨®n ¦Ð-¦Ð* ocurri¨® cuando ¦Ë estaba en la vecindad de los 220nm. Con el aumento del contenido del grupo del isocianato (NCO), las fuerzas extensibles de las pel¨ªculas aumentaron y sus elongaciones a la rotura disminuyeron. Las morfolog¨ªas de la part¨ªcula de las dispersiones arom¨¢ticas y alif¨¢ticas son esf¨¦ricas. Ambas podr¨ªan ser utilizadas como una base sellante para cuero de cerdo. Tambi¨¦n pod¨ªan ser utilizadas en el sistema s¨¢ndwich de acabado de cueros de cerdo para vestimenta. Comparado al poliuretano acuoso cati¨®nico arom¨¢tico, la serie alif¨¢tica inferior en cuanto en la transici¨®n cristalina de segmentos duros, superior en fotoresistencia; mejor en el alargamiento en la rotura, y m¨¢s baja en resistencia a la tracci¨®n. El poliuretano acuoso cati¨®nico alif¨¢tico se puede utilizar en el sistema de acabado de cueros de cerdo en colores claros o en cuero blanco de cerdo, y su espectro UV no mostr¨® el pico de absorci¨®n B caracter¨ªstico.