水性聚氨酯分散體分子內(nèi)存在氨基甲酸酯鍵和脲鍵，由其配制成的水性聚氨酯涂料具有良好的物理性能，尤其在柔韌性、機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、耐化學(xué)藥品及耐久性等方面都十分優(yōu)異；但水性聚氨脂分散體生產(chǎn)工藝復(fù)雜，反應(yīng)過程難于控制，不同合成條件下得到的產(chǎn)物差異巨大，利用先進(jìn)、系統(tǒng)的表征手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行研究，顯得尤為必要。

      在研究中，筆者在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)設(shè)計(jì)合成了兩種新型的聚氨酯水性樹脂分散體 TC-201S 和 TC-202M，它們通過采用脂肪族二異氰酸脂(IPDI、HDI)做異氰酸脂組分，二羥甲基丁酸(DMPA)做水性單體，由自主合成的聚酯用作聚氨酯化的羥基組分。一種或多種不飽和脂肪酸合成的中、長油度醇酸樹脂作為改性樹脂，篩選原材料和優(yōu)化工藝流程制得。筆者對(duì)這兩種在不同合成條件下得到的產(chǎn)物進(jìn)行了系統(tǒng)的標(biāo)征，包括色澤，粒徑尺寸與分布，固化性能和漆膜的物理性能等。水性聚氨酯分散體外觀色澤用肉眼進(jìn)行簡單判斷，為乳黃色半透明液體；粒徑尺寸與分布采用動(dòng)態(tài)激光光散射法進(jìn)行研究。

      圖1 為 TC-201S 批號(hào)為 205-090413 的粒徑實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從圖中可以看出，五次實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果得到的水性聚氨酯分散體的平均粒徑為 45?0.9 nm，其分布均勻，多分散性為 0.134；該水性聚氨酯分散體在水溶液中的穩(wěn)定性很好，在常溫環(huán)境下能穩(wěn)定保存 1 年多；TC-201S 固化性能優(yōu)良，在常溫環(huán)境下涂膜法成膜，其固化時(shí)間大于 20 min，漆膜的鉛筆硬度大于 1 H；筆者還對(duì) TC-201S 漆膜的表面形貌進(jìn)行了研究，通過配制不同樹脂含量的分散體，通過旋涂法(3000 r/min)在基質(zhì)(干凈的玻璃片)上成膜，在常溫條件下自然固化，采用原子力顯微鏡對(duì)漆膜的形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，如圖 2-3 所示。圖 2 TC-201S 漆膜的原子力顯微鏡形貌圖，掃描面積為 5 μm×5 μm，樹脂分散體濃度 6.6 %，可以看出漆膜很均勻，其表面粗糙度僅為 0.87 nm。圖 3 為樹脂分散體濃度 3.3 %時(shí)得到的漆膜的表面形貌圖，其表面粗糙度為 1.69 nm，大約為圖 2 的兩倍，由此可以看出，隨著水性樹脂分散體中固含量的降低，固化后漆膜的表面粗糙性增加。

      圖4 為 TC-202M 批號(hào)為 205-090412 的粒徑實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從圖中可以看出，五次實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果得到的水性聚氨酯分散體的平均粒徑為 73.2?0.6 nm，其分布均勻，多分散性為 0.130，可以看出，TC-202M 的粒徑尺寸大約是 TC-201S 的 1.5 倍，多分散性相似，當(dāng)前的結(jié)果可以說明通過配方設(shè)計(jì)與工藝控制可以對(duì)水性聚氨酯分散體的粒徑尺寸和分布進(jìn)行調(diào)控。TC-202M水性分散體在水溶液中的穩(wěn)定性很好，在常溫環(huán)境下可以穩(wěn)定保存 1 年多，固化性能優(yōu)良，在常溫環(huán)境下涂膜法成膜，其固化時(shí)間大于 20 min，漆膜的鉛筆硬度為 2 H；配制不同TC-202M 樹脂含量的水性乳液，通過旋涂法(3000 r/min)在基質(zhì)上成膜，先在常溫下自然固化，采用原子力顯微鏡對(duì)漆膜的膠體顆粒。圖 6 為 TC-202M 樹脂分散體濃度 3.3 %時(shí)得到的漆膜的表面形貌圖，其表面粗糙度為 3.8 nm，大約為圖 5 的兩倍，同樣的隨著 TC-202M 樹脂分散體中固含量的降低，固化后漆膜的表面粗糙性增加。形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，如圖 5-6 所示。圖 5 TC-202M 漆膜的原子力顯微鏡形貌圖，掃描面積為 5 μm×5 μm，樹脂分散體濃度 6.6 %，可以看出漆膜較相同分散體濃度的 TC-201S 漆膜要粗糙，其表面粗糙度僅為 2.0 nm，也為相應(yīng) TC-201S 漆膜的 2.5 倍。從圖 1 和圖 4 的粒徑結(jié)果得知，TC-202M 的粒徑尺寸要比 TC-201S 大很多，為其的 1.5 倍，因此 TC-202M 漆膜的表面粗糙度大，而且從圖 5 中還能清楚的觀察到 TC-202M 的膠體顆粒。
圖 6為 TC-202M 樹脂分散體濃度 3.3%時(shí)得到的漆膜的表面形貌圖，其表面粗糙度為 3.8 nm，大約為圖 5 的兩倍，同樣的隨著 TC-202M 樹脂分散體中固含量的降低，固化后漆膜的表面粗糙性增加。

1.2.2 溶液的制備
      標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液的制備：精確稱取甲丙氨酯標(biāo)準(zhǔn)品 0.1000 g，甲醇溶解到 25 mL，移液管移取 1 mL 到 25 mL 容量瓶，流動(dòng)相稀釋到刻度。

      測(cè)定樣品溶液的制備：精確稱取卡立普多試樣 0.1000 g，甲醇溶解到 25 mL，移液管移取 1 mL 到 25 mL 容量瓶，流動(dòng)相稀釋到刻度。

1.2.3 測(cè)定方法
      分別取標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液及測(cè)試樣品溶液各 20 μL，注入液相色譜儀，將峰面積及濃度均取自然對(duì)數(shù)后用外標(biāo)法計(jì)算，求出樣品峰面積的自然對(duì)數(shù)，再轉(zhuǎn)換成樣品的含量即可。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線
      精確稱取甲丙氨酯標(biāo)準(zhǔn)品 0.1000 g，甲醇溶解到 25 mL。精確量取上述溶液 0.05、0.1、1、2、4 mL，用流動(dòng)相稀釋至 25 mL，進(jìn)樣 20 μL，以峰面積的對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)，以濃度的自然對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，線性回歸，其回歸方程為 Y=0.8057x-0.6023，γ=0.9996。濃度在 0.0080-0.6400 mg/mL 范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。
2.2 回收率實(shí)驗(yàn)

      精確稱取已知含量的測(cè)定樣品 1.4500 g，分別加入 0.0150 g 標(biāo)準(zhǔn)樣品，測(cè)定，結(jié)果見表 1。

2.3 重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)

      取同一標(biāo)準(zhǔn)樣品 5 份，分別按標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試條件測(cè)定，結(jié)果RSD 為 1.97 %。

2.4 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

      從以上兩種水性聚氨酯分散體的表征分析結(jié)果可以得出以下結(jié)論：水性聚氨酯分散體的粒子通過配方設(shè)計(jì)與工藝控制可以對(duì)其粒徑尺寸和粒徑分布進(jìn)行有效的調(diào)控；水性聚氨酯分散體粒子粒徑尺寸大小直接影響到固化成漆膜后的形貌結(jié)構(gòu)，粒子粒徑大的分散體，其成膜后的漆膜表面粗糙度大；高固含量的水性聚氨酯分散體能獲得更為均勻和光滑的漆膜，粒徑尺寸越小的水性聚氨酯分散體能獲得越均勻和光滑的漆膜。

取標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液，在放置 4、6、8、12、24、48 h 后進(jìn)行穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果表明在 48 h 內(nèi)甲丙氨酯峰面積無明顯變化。

2.5 樣品測(cè)定

取卡立普多測(cè)試樣品溶液在上述色譜條件下進(jìn)樣，每次 20 μL，以外標(biāo)兩點(diǎn)法求出有關(guān)物質(zhì)（甲丙氨酯）含量，結(jié)果見表 2。

3 結(jié)論
      (1)ELSD 檢測(cè)的漂移管溫度與載氣流速是影響實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，溫度過高，溶質(zhì)霧化成很小的顆粒，以致檢測(cè)不到或峰值偏?。粶囟冗^低，信號(hào)的噪音水平將明顯的提高。載氣流速太高，霧滴量下降，導(dǎo)致信號(hào)降低；載氣流速太低，會(huì)產(chǎn)生大量霧滴，導(dǎo)致噪音信號(hào)升高。

      (2)曾對(duì)甲醇/水(90︰10)、甲醇/水(50︰50)等不同流動(dòng)想進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲醇/水(55︰45)能得到較好的對(duì)稱峰和分離度。

      (3)卡立普多中所含的甲丙氨酯，無紫外吸收，不能用 UV 檢測(cè)，而 ELSD 檢測(cè)器為質(zhì)量型通用檢測(cè)器，可檢測(cè)任何揮發(fā)性低于流動(dòng)相的化合物，同時(shí)靈敏度及穩(wěn)定性都符合含量測(cè)定的要求，正逐步成為分析無紫外吸收類成分的有力工具。

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