葉青萱

摘要：簡(jiǎn)述聚碳酸酯型水性聚氨酯的特性、制備方法和主要應(yīng)用領(lǐng)域。闡述了不同原料、配方、合成方法等對(duì)產(chǎn)物性能的影響。還介紹了借助有機(jī)硅、納米材料以及碳納米管進(jìn)行改性的方法和UV固化方法。

關(guān)鍵詞：水性聚氨酯；聚碳酸酯；改性；有機(jī)硅；納米材料；碳納米管；UV固化

1 研究聚碳酸酯型水性聚氨酯起因

基于聚氨酯（PU）分子結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性和可裁剪性，其制品的物理、化學(xué)性能具有較寬的可調(diào)整的范圍，被廣泛用于彈性體、纖維、涂料、合成革、泡沫塑料、建筑材料、醫(yī)用材料以及膠粘劑和密封劑等制品。長(zhǎng)期以來，作為膠粘劑、涂料和合成革等使用時(shí)均是溶劑型的，釋放出的揮發(fā)性溶劑極大地傷害制造和使用者的身體健康，破壞生態(tài)環(huán)境、增高PM2.5指數(shù)，引起不安全隱患。

于上世紀(jì)40年代問世的水性聚氨酯（WPU），以水代替溶劑作介質(zhì)，極大地降低了揮發(fā)性物質(zhì)的逸出，屬環(huán)保型制品。據(jù)近期Bayer測(cè)算，若全球鞋用膠粘劑全改為水性的，則每年有機(jī)溶劑排放量將減少20萬t。經(jīng)各方努力開發(fā)，至70年代WPU成為重要工業(yè)品。隨著環(huán)保意識(shí)的逐步增強(qiáng)，各國(guó)政府的環(huán)保法規(guī)也日益嚴(yán)格，進(jìn)入90年代，德、美、日等國(guó)紛紛將WPU研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，應(yīng)用領(lǐng)域也隨之不斷擴(kuò)展，由涂料、皮革涂飾和織物整理逐漸擴(kuò)展到膠粘劑、手套處理、真空吸塑、汽車內(nèi)飾件粘接、人造板和木材涂裝加工、廚房和家具PVC裝飾膜貼面、食品軟包裝膜復(fù)合、鞋底/鞋幫貼合以及玻璃纖維集束等，需要量以每年8%～10%速度遞增。這不僅是順應(yīng)環(huán)保要求，更重要的是在理論指導(dǎo)、合成技術(shù)、生產(chǎn)工藝和應(yīng)用實(shí)踐等方面均獲得長(zhǎng)足發(fā)展，使WPU產(chǎn)品的某些性能可與溶劑型聚氨酯（SPU）媲美。鑒此，數(shù)個(gè)跨國(guó)公司紛紛新建或擴(kuò)建WPU生產(chǎn)裝置，以滿足今后幾年快速增長(zhǎng)的需求量[1]。

進(jìn)入21世紀(jì)，溶劑價(jià)格飆升，環(huán)保法規(guī)又日益完善，使WPU應(yīng)用技術(shù)獲得進(jìn)一步重視，且進(jìn)入一重要發(fā)展時(shí)期。10年間其消費(fèi)量保持6%/a以上增長(zhǎng)。2010年全球消費(fèi)量約37.5萬t，其中歐洲為12.5萬t，占33%份額；北美自由貿(mào)易區(qū)為7萬t，占19%；日本為2.3萬t，占6%。我國(guó)在2010年已突破11.8萬t，占全球31%份額，年消費(fèi)量平均增長(zhǎng)8%以上[2]。

與溶劑型相比，WPU具有較多特點(diǎn)，但也存在某些缺點(diǎn)。例如：（1）水的蒸發(fā)潛熱高，干燥遲緩，能量消耗大；（2）水的表面張力大，對(duì)基材表面潤(rùn)濕性欠佳，活化溫度高，初粘性低；（3）含水量大，不耐低溫；（4）基料分子內(nèi)部具有親水基團(tuán)，耐水性不理想；（5）常用二羥甲基丙酸（DMPA）作親水劑，它與WPU合成原料不混溶，常需添加與水混溶的N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP），但其沸點(diǎn)高，制備后無需除去，留于制品中。近年國(guó)外報(bào)道，NMP屬刺激性和毒性物質(zhì)。歐盟相關(guān)組織決定，NMP質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于5%的配方均歸入毒性類。國(guó)外某些公司已在研發(fā)改用、少用或不用溶劑的制備工藝；或改變?cè)吓浞?，降低預(yù)聚物黏度；或改用能溶于較高溫多元醇中的二羥甲基丁酸（DMBA）作親水劑，從而可大幅度降低NMP用量，甚至不用[1]。

近年來，認(rèn)為相對(duì)有效地提高WPU施用耐久性的方法是以聚丙烯酸酯（PAc）、聚硅氧烷（PSiO）、環(huán)氧樹脂（PE）、聚碳酸酯（PCDL）或含氟樹脂等進(jìn)行雜化改性，以提高WPU膠層的光澤、耐水、耐油、耐污、耐熱以及生物相容等性能。本文主要介紹聚碳酸酯二元醇（PCDL）雜化WPU以改進(jìn)其性能的近期進(jìn)展。

2 PCDL-WPU特性

WPU基體是由軟、硬段2部分構(gòu)成，軟段多為聚酯或聚醚多元醇，有的屬非極性物，賦予WPU柔韌性。聚酯多元醇在WPU合成中占較大份額，所得制品耐熱、耐候，但其弱點(diǎn)是聚酯分子中含有羧基基團(tuán)，極易水解。聚醚多元醇所得制品的柔韌性、伸縮性優(yōu)異，雖能耐水解，但耐熱及耐光性差，拉伸強(qiáng)度也較低，且不耐氧化。2者均難滿足現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展對(duì)材料性能的嚴(yán)格要求。

20世紀(jì)70年代左右，聚碳酸酯已開始用于PU材料的合成[3，4]。因原料價(jià)格昂貴，技術(shù)不成熟，發(fā)展緩慢。近年新型工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，急需高質(zhì)量新型材料的支撐，由此PCDL作為新型聚酯類多元醇受到多方重視，并進(jìn)行開發(fā)。其分子結(jié)構(gòu)如式（1）所示[5]。

該分子鏈中含有脂肪族亞烷基和碳酸酯基重復(fù)單元，由于碳酸酯鍵分子間的內(nèi)聚力較強(qiáng)，由它合成的PU具有較高的熔點(diǎn)和玻璃化溫度（Tg）；耐水解、耐低溫、耐老化、耐候、耐油、耐磨、耐霉菌等性能以及力學(xué)性能和生物相容性等均較優(yōu)越，制品使用壽命較長(zhǎng)，具有較好彈性、較高力學(xué)性能。

聚酯與聚碳酸酯雖均歸屬于酯基類化合物，2者在水解穩(wěn)定性方面存在的明顯差異，很可能是由于碳酸酯鍵的水解生成易消失的CO2，在聚合物中無酸的積聚，即不會(huì)發(fā)生自動(dòng)加速水解。2者水解產(chǎn)物分別如方程式（2）、（3）所示[6]。

與傳統(tǒng)的聚酯或聚醚型WPU相比，PCDL-WPU具有良好的耐水、耐候、耐化學(xué)品性以及較高的低溫柔韌性，且具有一定的抗菌特性；因此以該種聚酯多元醇制備WPU的研究，逐漸成為近年來WPU研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)[5、7～10]。

PCDL價(jià)格昂貴，因此僅在高性能可盈利市場(chǎng)推廣應(yīng)用。近期開發(fā)出較廉價(jià)的產(chǎn)品后，PCDL型WPU的開發(fā)備受關(guān)注，成為國(guó)內(nèi)外研究開發(fā)的熱點(diǎn)，并逐漸更多地應(yīng)用于WPU的合成領(lǐng)域。

3 PCDL-WPU合成

PCDL-WPU已廣泛應(yīng)用于膠粘劑、涂料等工業(yè)以及生物相容的具有高力學(xué)性能的生物材料，且成為正在增長(zhǎng)的工業(yè)市場(chǎng)之一。因其卓越的耐磨性、低溫柔韌性以及良好的化學(xué)、力學(xué)和物理特性，又可用作織物柔軟涂層以及木材和金屬面硬涂料?；赑CDL的化學(xué)結(jié)構(gòu)特性，反應(yīng)物具有高極性和堅(jiān)韌的碳酸酯鍵，制得的WPU將具有良好的力學(xué)性能及突出的相分離功能。

3.1 主要原料

PCDL主要分為脂肪族聚碳酸酯多元醇和芳香族聚碳酸酯多元醇，其結(jié)構(gòu)式見式（4）、（5）。

通常，PCDL由烷基二醇和二烷基碳酸酯在催化劑存在下反應(yīng)制得。用于PCDL-PU合成的PCDL，通常采用脂肪族聚碳酸酯二醇（簡(jiǎn)稱APCDL） ，一方面作為PU分子結(jié)構(gòu)中的軟段，需具備一定的柔韌性，結(jié)構(gòu)（a）中APCDL 分子主鏈上存在醚鍵（-O-），使得鏈段容易繞醚鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)，增大鏈的柔性；而結(jié)構(gòu)（b）中的芳香族聚碳酸酯分子結(jié)構(gòu)中與醚鍵相連的是苯環(huán)，在一定程度上限制了它的旋轉(zhuǎn)；另一方面極性較大的羰基（-CO-）可增大分子間作用力，使分子鏈相互接近，空間位阻增大，從而增加了分子鏈的剛性。如采用芳香族的PCDL合成PU，則使PU軟硬段的柔韌度相差不大，影響PU的相分離，最終使得PU彈性喪失。而與主鏈含苯環(huán)的芳香族聚碳酸酯（b）相比，APCDL分子鏈?zhǔn)窍鄬?duì)較柔韌的。國(guó)內(nèi)外研究較多的APCDL包括聚碳酸亞己二醇酯二醇，聚碳酸亞丁二醇酯二醇，聚碳酸亞丙酯二醇等[11]。

近年，開發(fā)出不采用石油系列原料，而利用二氧化碳（CO2）與環(huán)氧丙烷開環(huán)共聚制得聚碳酸亞丙酯多元醇的新路線。其合成原料來源豐富，價(jià)格低廉，對(duì)CO2的綜合利用也有重要意義。聚碳酸亞丙酯多元醇中COO 結(jié)構(gòu)單元的含量較高，摩爾分?jǐn)?shù)可達(dá)25% ～50%，反應(yīng)所用催化劑價(jià)格也較低，反應(yīng)操作簡(jiǎn)便，同時(shí)反應(yīng)能耗也較低。如能大規(guī)模生產(chǎn)，則能大幅度降低聚碳酸亞丙酯多元醇的生產(chǎn)成本。聚碳酸亞丙酯多元醇是分子2端帶有羥基的聚合物，可用作生產(chǎn)聚氨基甲酸酯的原料，與以往采用的多元醇原料相比，其產(chǎn)物氨基甲酸酯的耐熱、耐候及耐摩擦等性能均可得到改善[12～14]。

3.2 PCDL-WPU合成方法舉例

西班牙學(xué)者[5]采用相對(duì)分子質(zhì)量（Mn）1 000的己二醇PCDL與異氟爾酮二異氰酸酯（IPDI）、二甘醇、DMPA等反應(yīng)，用丙酮法制成用于不銹鋼板的水性涂料。研究了不同NCO/OH物質(zhì)的量比對(duì)產(chǎn)品性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所得PCDL-WPU膠粒粗細(xì)決定于反應(yīng)時(shí)NCO/OH比例，確切地說，產(chǎn)物體系內(nèi)硬段含量提升，平均粒徑下降。NCO/OH比值提高，WPU的耐熱性更優(yōu)，PCDL-WPU的粘接剝離應(yīng)力下降，剪切應(yīng)力提升。涂料對(duì)不銹鋼的涂敷性和粘接性優(yōu)良。NCO/OH比值高，涂料的光澤和黃度指數(shù)均下降。

西班牙學(xué)者[8]還采用上例原料，即Mn 1 000的己二醇PCDL與IPDI等以NCO/OH為1.5，制得4種不同固含量（37%～44%）的PCDL-WPU，并檢測(cè)其對(duì)所制膠粘劑的結(jié)構(gòu)和粘接性能影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)固含量為37%～39%時(shí)，WPU黏度相似，為42%時(shí)，黏度升高，而當(dāng)固含量為44%時(shí)，黏度劇烈下降，此一趨向主要由于WPU中顆粒粒徑分布不同所致。固含量升高，WPU的平均粒徑和WPU的多分散性下降，但固含量為44%時(shí)的WPU例外，因其在合成過程中，易形成部分較大顆粒物。另一方面，提高固含量，WPU的黏度升高，由此顆粒的活動(dòng)性下降，結(jié)果減少顆粒間的相互作用。固含量的提高，將提增WPU膠膜的耐熱性，而不會(huì)影響剝離強(qiáng)度；但因硬段含量減少，可觀察到剪切強(qiáng)度下降，粘合的失敗。

章云冉等[7、15]以PCDL與IPDI為原料，采用預(yù)聚法制備PCDL型WPU。以DMPA作親水劑，1，4-丁二醇作擴(kuò)鏈劑，三乙胺作中和劑。用傅里葉變換紅外光譜表征PCDL型WPU，其譜圖與普通聚酯型WPU的譜圖較為相似。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著合成配方中NCO/OH 值的提高，WPU乳液的平均粒徑增大，乳液的穩(wěn)定性降低，但所制薄膜的耐水性高于一般聚酯型。隨NCO/OH 值的提高，薄膜拉伸強(qiáng)度提高，而斷裂伸長(zhǎng)率降低。因此，可根據(jù)制品最終的應(yīng)用要求，優(yōu)選NCO/OH 值，當(dāng)其值為1.3時(shí)可用作涂料。

隨著人們對(duì)PCDL在PU中重要性認(rèn)識(shí)的提高，對(duì)這種新型的PU材料軟硬段尺寸、含量、化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響研究也日益增多；同時(shí)，掌握樹脂反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)聚合物及其復(fù)合技術(shù)設(shè)計(jì)和加工的影響規(guī)律是非常必要的。王全杰等[11]通過相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研，表征了PCDL和HDI反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)特性。結(jié)果表明，PCDL- WPU的制備過程是由氨基甲酸酯基團(tuán)促進(jìn)的自催化過程，它為2級(jí)反應(yīng)。其性能受到軟、硬段的化學(xué)結(jié)構(gòu)、用量以及分子交聯(lián)度、聚合方法等的影響。反應(yīng)活化能高于芳香族異氰酸酯體系，這也是脂肪族異氰酸酯反應(yīng)速率較低的原因。

因PCDL-PU的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整，分子質(zhì)量分布窄，可制得多種高性能低黏度樹脂。與一般的聚酯、聚醚多元醇相比，表現(xiàn)出前文所述的優(yōu)異性能。隨著國(guó)內(nèi)PCDL的工業(yè)化產(chǎn)量提增，有望在涂料、醫(yī)用材料、合成革、膠粘劑、薄膜保鮮材料等方面得到廣泛應(yīng)用

高固含量WPU具有運(yùn)輸和貯存成本較低、干燥速度較快等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊?；赑CDL-WPU 具有的優(yōu)良品質(zhì)，用作紡織涂層可顯示柔軟、透濕透氣、耐水解、耐折、耐屈撓、耐老化、印花效果優(yōu)良、使用持久等特征，該涂層能在織物表面形成一層連續(xù)薄膜，可將低檔織物整理成高檔織物，使織物增添多種功能，如防水、透濕、擋風(fēng)、保暖等，從而拓寬織物用途，改善織物舒適性。莊曉莎等[16]以PCDL、聚四氫呋喃（PTMG）、IPDI、N-（2-氨乙基）-2-氨基乙烷磺酸鈉（AAS）和乙二胺（EDA）為主要原料，采用丙酮法合成了固含量大于50% 的WPU。乳液貯存6個(gè)月后，未出現(xiàn)沉淀，穩(wěn)定性高。測(cè)得的WPU Zeta 電位絕對(duì)值均大于45 mV。Zeta 電位的高低取決于膠粒表面電荷的多寡及雙電層的厚薄。當(dāng)親水基團(tuán)含量增加，雙電層增加了厚度，促使親水基團(tuán)向微粒表面移動(dòng)，導(dǎo)致WPU乳液的穩(wěn)定性提高。研究結(jié)果表明，AAS為強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，具有強(qiáng)親水性，用量較少即可達(dá)到親水效果，且易獲得高固含量WPU。實(shí)驗(yàn)中親水劑用量適當(dāng)，所得WPU膠粒呈大小不一的球形結(jié)構(gòu)，分散體中的小膠粒處于大膠粒之間的空隙中，提高空間利用率，達(dá)到較佳的堆砌效果，有助于呈現(xiàn)雙峰或多峰分布，有利于合成高固含量、低黏度、穩(wěn)定的WPU。

隨n（PCDL）∶n（PTMG）比值的降低，膠粒平均粒徑增大，粒徑分布變寬，黏度降低。這是由于PCDL的內(nèi)聚能高于PTMG，剛性較強(qiáng)，軟段結(jié)晶度較高，從而使大分子移動(dòng)困難。同時(shí)隨著PTMG量的增加，分子間的氫鍵作用減弱，鏈間相互滑動(dòng)的內(nèi)摩擦力減小，從而導(dǎo)致黏度持續(xù)下降。

經(jīng)WPU膠膜力學(xué)性能測(cè)試，其拉伸強(qiáng)度可高達(dá)40 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率可達(dá)1 700%，WPU 膠膜邵氏硬度多為40～50。選用AAS 為親水單體，可向硬鏈段中引入親水基，增加了硬段含量，有助于提高膠膜的力學(xué)性能。n（PCDL）∶n（PTMG）對(duì)WPU 膠膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和邵氏硬度影響很大。其值減小，WPU膠膜的拉伸強(qiáng)度和邵氏硬度迅速降低，但其斷裂伸長(zhǎng)率卻快速增高。酯基（—COO—）極性較大，其內(nèi)聚能高于醚基（—C—O—C—），故其內(nèi)聚強(qiáng)度高，分子內(nèi)及分子間作用力大，致使拉伸強(qiáng)度和邵氏硬度均高。但酯鍵剛性大于醚鍵，隨著n（PCDL）∶n（PTMG）比值的降低，WPU膠層的斷裂伸長(zhǎng)率增高。膠膜的Tg降低，其緣由是PCDL的羰基與N-H基團(tuán)形成氫鍵的能力強(qiáng)于PTMG分子中的醚鍵與N-H基團(tuán)形成氫鍵的能力。另外，由于PTMG 軟段賦予PU良好的低溫性能，含有大量的醚鍵，鏈段的柔性較高，有利于鏈段的相互運(yùn)動(dòng)，因此n（PCDL）∶n（PTMG）比值低的WPU膠膜的Tg較低，有良好的耐寒性。綜合乳液及膠膜性能，親水基團(tuán)含量為13 mmol/100 gPU ，n（PCDL）∶n（PTMG）為1∶1，R值為1.5配方，其產(chǎn)品性能最佳。在此條件下乳液穩(wěn)定，黏度較低，粒徑較細(xì)，且膜性能較佳，適合用作紡織涂層和紡織印花材料。

朱延安等[3]采用Bayer聚碳酸酯二元醇Desmophen C與TDI合成了PCDL- WPU。測(cè)試結(jié)果表明，乳膠膜具有優(yōu)異的力學(xué)性能，拉伸強(qiáng)度高達(dá)60 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)600%。乳膠膜在（75±1）℃浸泡28 d后，其拉伸強(qiáng)度仍可維持在30 MPa以上，斷裂伸長(zhǎng)率仍可達(dá)400%以上。表明膠膜具有優(yōu)異的水解穩(wěn)定性。

張威等[17]以IPDI與5種相同分子質(zhì)量不同結(jié)構(gòu)的大分子二元醇為主要原料，合成了一系列WPU。5種大分子二元醇分別是PTMG、聚環(huán)氧丙烷二醇（N220）、PCDL、聚己二酸-1，4-丁二醇酯（PBA）、聚己二酸新戊二醇酯（PNA）。測(cè)試結(jié)果表明，N220分子鏈中側(cè)基較多，剛性鏈段少，因此N220基WPU的分子鏈柔性較好，結(jié)晶性較差，膠膜的Tg最低，呈現(xiàn)出較好的耐低溫性能，而耐熱分解能力低于PTMG。分子鏈較為規(guī)整、含側(cè)鏈少的PCDL基及PTMG基WPU有利于硬段氫鍵的形成，使鏈段間2級(jí)鍵作用力增強(qiáng)，膠膜中微相分離又較好，從而提高了膠膜的力學(xué)性能、初始分解溫度、耐熱及耐水性能。PBA分子鏈也較規(guī)整，含側(cè)基較少，剛性鏈段較多，容易結(jié)晶，致使PBA 基WPU分子鏈具有較好的結(jié)晶性能。TGA 測(cè)試分析結(jié)果顯示，PBA基WPU初始分解溫度低于PCDL基WPU。通過力學(xué)性能測(cè)試得知，PTMG 基WPU膠膜的拉伸強(qiáng)度相對(duì)較高，PCDL基膠膜次之，但它們的斷裂伸長(zhǎng)率相對(duì)較低；而N220 基WPU分子鏈柔性較好，因此其膠膜斷裂伸長(zhǎng)率較高。PNA基WPU膠膜的拉伸強(qiáng)度也較低，但斷裂伸長(zhǎng)率則相對(duì)較高。這歸因于PNA基WPU的側(cè)基較多，位阻使其分子間氫鍵作用力減弱，內(nèi)聚能較小。

膠膜分別經(jīng)水浸泡后測(cè)其耐水性表明，聚醚型WPU的耐水性普遍優(yōu)于聚酯型，3種聚酯型WPU中，PNA基最差，在水中浸泡8～9 h后，膠膜已完全碎裂，無法測(cè)得其吸水性；而PCDL基WPU最好，經(jīng)48 h浸泡后，依然保持完好。隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，吸水性均呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。聚醚型WPU與聚酯型相比，吸水性較低。僅以PCDL為軟段的WPU的吸水性接近于聚醚型WPU。N220 基WPU吸水性的變化大于PTMG基WPU；PCDL、PBA 基WPU變化趨于平緩，PNA 基WPU的吸水性變化最大，且于水中浸泡后發(fā)生碎裂。試驗(yàn)結(jié)果又揭示，PTMG基膠膜吸水性低于N220 基膠膜，這歸因于PTMG基的分子鏈結(jié)構(gòu)更規(guī)整，分子鏈段間的排列更緊密，且微相分離使硬段間的2級(jí)鍵作用力更強(qiáng)，水分不易進(jìn)入分子鏈間。

不同軟段制得的WPU膠膜在質(zhì)量分?jǐn)?shù)5% NaOH 溶液中浸泡24 h后的現(xiàn)象揭示如下：聚醚型WPU（N220、PTMG）膠膜的耐堿性優(yōu)于聚酯型；因聚酯型WPU分子主鏈中存在較多酯基，酯基在堿性條件下易分解，使水分子進(jìn)入膠膜。在聚酯型WPU中，以PBA 為軟段的WPU的耐堿性相對(duì)較好，而PNA的WPU相對(duì)最差。這可能是由于PBA 基WPU膠膜的結(jié)晶性能較好，分子鏈間排列緊密，使堿離子遷移到膠膜內(nèi)的速度滯緩，從而使酯鍵分解稍慢，水分子進(jìn)入膠膜中的速度低于其他2 種（PCDL、PNA），吸水性變化相對(duì)較慢。

衛(wèi)石強(qiáng)等[18]采用PCDL（Mn2000）、DMPA和IPDI 為原料，制備出透明的WPU。隨著DMPA含量的降低，乳液的外觀由透明變?yōu)榘胪该?。?dāng)DMPA質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥4% 時(shí)，WPU 為淡藍(lán)色或淡黃色透明液體，當(dāng)DMPA質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤3%時(shí)，WPU 為半透明乳白色的液體，說明乳液的粒徑在逐漸增大。此現(xiàn)象可解釋為：膠粒粒徑較小時(shí)，光可繞過膠粒傳播，WPU呈透明狀；而當(dāng)膠粒粒徑增大到一定程度時(shí)，將阻礙光的透過，導(dǎo)致透光率下降，使乳液變?yōu)榘胪该魃踔敛煌该鳌?/p>

前面所述的WPU均以陰離子物質(zhì)作親水劑，徐恒志等[9]采用N-甲基二乙醇胺陽離子親水劑制備WPU。如前所述，PCDL-WPU具有良好的耐水、耐候、耐化學(xué)品性以及較高的低溫柔韌性，且具有一定的抗菌特性，陽離子型WPU也具有一定的抗菌性能。由于細(xì)菌是由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核組成，細(xì)胞壁、細(xì)胞膜由磷脂雙分子層組成，帶有負(fù)電荷，陽離子PU中的季銨鹽可與負(fù)電荷結(jié)合，從而破壞帶有負(fù)電荷的雙分子層，使其具有抗菌功能。因此，PCDL基陽離子WPU的抗菌性，具有較高的理論研究和應(yīng)用價(jià)值。WPU骨架上的陽離子基團(tuán)具有一些獨(dú)特性能，促使其在皮革、涂料、紡織和造紙等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。陽離子PU賦予離子型表面較好的粘接性，特別適用于陰離子型皮革和玻璃表面的處理。此外，陽離子WPU對(duì)水的硬度不敏感，且可在酸性條件下使用。陽離子型聚碳酸亞丙酯WPU乳液具有優(yōu)良粘接性，所得乳膠膜透明性好，撕裂強(qiáng)度高，可用于水性涂料和膠粘劑。

王斌等[13]使聚碳酸亞丙酯多元醇與IPDI 反應(yīng)后，再與N-甲基二乙醇胺反應(yīng)，用TMP 擴(kuò)鏈和用丙酮調(diào)節(jié)黏度，防止反應(yīng)物黏度過高導(dǎo)致凝膠；再用醋酸中和后，加去離子水乳化，蒸去丙酮，即得陽離子型聚碳酸亞丙酯WPU乳液。該WPU乳液滲透性和附著性能均佳，有利于填充皮革，并有效地提高纖維強(qiáng)度和受耐壓力。

PCDL的抗菌特性促使人們將其作為合成高分子生物醫(yī)藥用PU材料的原料，或?qū)⒅破酚糜陂L(zhǎng)期植入體內(nèi)的人工血管、人工心臟起搏器導(dǎo)線、人工心臟瓣膜等[19～21]。

許多聚碳酸酯多元醇在室溫下呈晶體狀，用于制備PU時(shí)需加熱或?qū)⑵淙苡谌軇┲?，操作不便；若用室溫下不呈晶態(tài)的聚碳酸酯多元醇制作，其PU性能較差。Dow Global Technologies[22]采用室溫下是無定型或液態(tài)的聚碳酸酯多元醇系，它們?yōu)榈宛ざ纫后w，由多元醇混合物與碳酸酯反應(yīng)而得。該多元醇混合物可由1，3-環(huán)己基二甲醇和1，4-環(huán)己基二甲醇的同分異構(gòu)體與天然油脂肪酸多元醇或天然油脂肪酸甲酯多元醇組合而成。用此可制得PCDL-WPU涂料。與通用的由1，6-己二醇碳酸酯多元醇與己二酸新戊二醇酯多元醇制得者相比，其硬度和耐磨性均優(yōu)異，且耐沖擊（優(yōu)異的柔韌性）也優(yōu)于己二酸新戊二醇酯多元醇制得者。所得涂料的耐水解和耐酸性能也均良好。

Bayer[23]以聚碳酸酯基多元醇與異氰酸酯等反應(yīng)制得水解穩(wěn)定的聚脲-WPU。它可專用作柔性材料，特別是用作織物和皮革的涂層材料，以替代溶劑型涂層。該涂層具有長(zhǎng)期耐化學(xué)品性和高力學(xué)性能。它們還具有優(yōu)異的耐熱性、耐水解穩(wěn)定性以及高溫長(zhǎng)期色澤保持性。制得的聚脲-WPU的固含量高于50%，膠粒粒徑為0.6μm。由聚碳酸酯多元醇制得的聚脲-WPU，其耐水解性和在尼龍纖維上的涂層色澤保持性均優(yōu)于聚酯型WPU和聚醚-聚碳酸酯型WPU。（待續(xù)）