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二羟甲基羧酸含亲水基扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-7-20 17:32:36
本文介绍二羟甲基羧酸含亲水基扩链剂

目前水性聚氨酯树脂合成中,常使用二羟甲基羧酸含亲水基扩链剂,其主要有DMPA和DMBA两种,其中DMPA使用时间较早,是目前使用最为普遍的一种。

虽然它有许多优点,但是还存在许多缺点,主要是自身熔点较高(180℃-185℃),很难加热熔解,这就需要加入有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N.N-二甲基酰胺(DMF)、丙酮等,而NMP沸点高,制备APU后很难除去。

而且DMPA在丙酮中溶解度较小,在合成过程需要加入大量的丙酮,脱酮过程既浪费能源又带来安全隐患。所以说使用DMPA不仅生产能耗高,而且产品中易造成有机残留等。

而DMBA由于有其特殊的分子结构,可以在合成过程不需要消耗一点溶剂,这样不仅缩短了反应时间,降低能耗,而且节省能源。DMBA和DMPA相比,DMBA存在如下明显优点:

(1)DMBA在有机溶剂中有更好的溶解性

DMBA在水中溶解度为48%,DMPA为12%。 同时DMBA熔点低,为108℃~115℃;

由于DMBA具有优良的溶解性和低熔点,因而它在合成水性聚氨酯乳液过程不需要溶剂或少加溶剂。

谢伟等人在《DMBA基水性聚氨酯乳液的合成研究》表明:利用DMBA作为亲水扩链剂,采用后扩链工艺,整个反应过程6h基本可以完成,不用溶剂,使得产品环保,而且不需脱溶,避免浪费。

刘都宝等人在《无溶剂水性聚氨酯的合成及性能研究》表明:在用DMBA合成水性聚氨酯过程,不要加一点溶剂既可以完成整个反应过程,而且反应结果附合配方设计。



4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA)

聚脲

降低凝胶反应速度,使得用喷涂浇铸技术生产这种高硬度聚合物成为可能。延长的凝胶速度可以改善与基层的粘着性、流动性、涂层之间的结合及表面质量。使用4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA作为熟化剂,可显著提高聚合物的抗冲击性能低温性能。


(2)高反应率,反应速度快,反应温度低。

合成聚氨酯预聚体反应时间短,一般只要50-60分钟,而DMPA则要150-180分钟。这是因为DMBA结构中比DMPA多了一个亚甲基,使羧基与亚甲基的距离加大,羧基与异氰酸酯的空间位阻减少,从而使反应速率增大。

(3)用于水性聚氨酯乳液其粒径更细且分布窄,胶膜性能优异,光泽度高。

刘都宝等人在《无溶剂水性聚氨酯的合成及性能研究》中,分别以二羟基丁酸(DMBA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙烯二醇(PPG-220)等主要原料,采用预聚体法合成无溶剂型水性聚氨酯树脂,与DMPA基合成的WPU进行对比

代表DMPA中羧基含量是1.0%和2.0%,B-1、B-1代表DMBA中羧基含量是1.0%和2.0%。

刘都宝等人经研究认为,DMBA聚氨酯乳液的位伸强度和断裂伸长率高于DMPA聚氨酯,原因是:一是DMBA的分子结构,庞大的侧链-CH2COO-妨碍了聚氨酯硬段的聚集,硬段堆砌程度差,使硬段本身在软段基质中溶解度偏高,硬段微区中硬段减小,这些因素会导致模量下降,然而低模量会导致较大的断裂伸长,反过来较大的断裂伸长又会使软段产生进一步的应力结晶,结果出现较高的拉伸强度。

二是DMBA具有比DMPA更低的熔点,而且DMBA容易熔于多元醇,所以在相同的时间内DMBA可以完全按照配方反应,而由于DMPA只有一部分溶解反应掉,所以DMBA比DMPA合成的分子量大,力学性能更优越。DMBA光泽度比DMPA的光泽度高的原因,可能是由于DMBA的亲水性更好,导致乳液的粒径比较小,粒子较均匀。 

综上所述,二羟甲基丁酸具有比二羟甲基丙酸无法比拟的优势,可以认为是目前己知性能最优的亲水基化合物。

随着国家对环保政策的日益严厉,各项法规相继出台,我国的水性树脂的必将快速发展,水基材料替代传统的油性材料已是大势所趋,二羟甲基羧酸含亲水基扩链剂作为一种性能更优的羧酸型亲水扩链剂,必将迎来广阔的市场。

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