段业睿 沈一丁 李小瑞 刘一鹤 杨博 李春艳

摘要：采用一步聚合法，以聚乙二醇350单甲醚（ mPEG350）、丁二醇（ BDO ）、二羟甲基丙酸（ DMPA ）、异佛尔酮二异氰酸酯（ IPDI ）为原料进行聚合，得到一种封闭型的水性聚氨酯（ BWPU ）。将质量分数1%的 BWPU 与质量分数4%的 PVA 复配成施胶液（ SSA ），用于纸张表面施胶。结果表明，当 DMPA 添加量为10%、n （ mPEG350）∶ n （ BDO ）=1∶0.2、n （—NCO ）∶ n （— OH ）（ R 值）为1.8，甲乙酮肟（ MEKO ）添加量为21.3%时，制备得到的 BWPU 性能最佳，其粒径为291.0 nm ，分散稳定性指数（ TSI ）为1.33。施胶后的纸张撕裂指数为11.9 mN·m2/g ，挺度为95.8 mN，抗张指数为82.6 N ·m/g ，耐折度为3394次，接触角为79.69°，施胶度为28.14°;与原纸相比，各项指标分别提高了76.8%、43.4%、7.8%、71.2%、26.3%，1307.0%。与市售施胶剂施胶后纸张相比，各项指标分别提高了20.9%、8.1%、15.9%、15.2%、10.3%、24.0%。

关键词：封闭型水性聚氨酯;R 值;表面施胶;纸张性能

中图分类号：TS727+.5   文献标识码：A    DOI：10.11980/j. issn.0254-508X.2021.12.005

Synthesis of Closed Waterborne Polyurethane and Its Application in Paper Surface Sizing

DUAN Yerui1，2   SHEN Yiding1，2，*   LI Xiaorui1，2   LIU Yihe1，2   YANG Bo1，2   LI Chunyan1，2

（1. College of Chemistry and Chemical Engineering，Shaanxi University of Science and Technology，Xi'an，Shaanxi Province，710021;

2. Key Lab ofLight Chemical Auxiliary Agents of Shaanxi Province，Xi'an，Shaanxi Province，710021）

（*E-mail ：ydshen@sust. edu. cn）

Abstract ：A one-step polymerization method was used to prepare a closed aqueous polyurethane （ BWPU ） polymerized with polyethylene gly? col 350 monomethyl ether （ mPEG350），butanediol （ BDO ），dimethylolpropionic acid （ DMPA ），and isophorone diisocyanate （ IPDI ） as raw materials. The 1% BWPU and 4% PVA were compounded into a sizing solution （ SSA ） for paper surface sizing. The results showed that the optimized performance of BWPU could be obtained with the DMPA content of 10%，n （ mPEG350）∶ n （ BDO ）=1∶0.2，R value of 1.8，and ethyl methyl ketone oxime （ MEKO ） content of 21.3%，of which the particle size was 291.0 nm and the TSI was 1.33. After surface sizing， the paper had a better performance with the tear index of 11.9 mN·m2/g，the stiffness of 95.8 mN，the tensile index of 82.6 N·m/g，the folding endurance of 3394 times，the contact angle of 79.69°，and the sizing degree of 28.14°. Compared with the original paper，the indi? cators increased by 76.8%，43.4%，7.8%，71.2%，26.3%，1307.0%，respectively. Compared with the paper sized with sizing agent on the market，the indicators increased by 20.9%，8.1%，15.9%，15.2%，10.3%，24.0%，respectively.

Key words ：closed waterborne polyurethane;R value;surface sizing;paper properties

水性聚氨酯（ WPU ）具有不会燃烧爆炸、无毒性、对环境污染小等优点[1-4]，近几年被广泛应用于皮革、造纸、涂料等多個领域[5]。但由于水性聚氨酯中游离的异氰酸酯基团（—NCO ）较为活泼，能够与空气中含有活泼氢的成分发生反应，使产品结块、发黏等现象，缩短使用期限，从而影响聚氨酯在实际中的使用[6]。封闭型水性聚氨酯是通过加入封闭剂解决上述问题，封闭剂可与预聚体中游离的—NCO 发生反应，使—NCO 对活泼氢失去活性[7]，极大地增强 WPU 的使用周期及应用范围。

随着国家对生态环境治理的力度不断增大，对造纸行业的要求也在逐步提高[8-9]。由于纸张中植物纤维间的羟基极易被水分子破坏，纸张强度普遍偏低[10-12]。因此可以利用封闭型水性聚氨酯作为纸张表面施胶剂，处理后能明显提高纸张抗水性及强度。……