无氟水性聚氨酯防水涂料：合成与纺织应用

《ACS Applied Polymer Materials》：Fluorine-Free Waterborne Polyurethane Water-Repellent Coatings: Synthesis and Textile Applications

本研究开发了一种基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）和KH-602协同效应的无氟防水水分散聚氨酯（WPU）涂层，通过优化PDMS含量（0-30%）和KH-602交联密度（0-35%），在棉织物表面形成高防水性（接触角143.1°）、耐化学腐蚀及机械性能提升（撕裂力增加43%）的涂层，且颜色变化（ΔE<1.0）可忽略，为环保功能性织物涂层提供新方案。

　　

防水纺织品在消费市场中越来越受欢迎。然而，开发不含氟的高性能防水涂层仍然具有挑战性。在这项研究中，我们提出了一种实用的方法，通过利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）和3-(2-氨基乙基氨基)丙基二甲氧基甲基硅烷（KH-602）之间的协同作用，制备了水性聚氨酯（WPU）防水涂层。PDMS的加入使WPU链具有较高的疏水性，而KH-602则经历了水解-缩合反应，促进了链间的轻微交联。研究了PDMS含量（0–30%）和KH-602交联密度（0–35%）对涂层性能的影响，以传统的交联剂DETA作为对照。经过WPU乳液处理并采用简单的垫干-固化工艺后，棉织物的接触角（WCA）达到了143.1°，喷水等级为90分，并且在经过60次磨损循环后仍保持132.0°的接触角。值得注意的是，在连续360小时的户外环境中，防水性能没有显著下降。酸性/碱性溶液（HCl，pH 3；NaOH，pH 12）、盐水（0.9% NaCl）和氧化溶液（3.0% H?O?）在处理过的织物表面的扩散和渗透被抑制，证明了该涂层的耐化学性。此外，处理后织物的撕裂强度提高了43%以上（从35.82 N增加到51.38 N），而透气性仅略有降低。总色差保持在视觉感知阈值以下（ΔE < 1.0）。这项工作不仅开发了实用的无氟防水涂层，还为环保型功能性纺织涂层的生产提供了见解。