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非离子亲水性扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-3-3 17:56:26
本文讲述了不同非离子亲水性扩链剂对水性非离子聚氨酯粘合剂的影响,合成实验中固定PTMGE2000和H12MDI以及DMEA的用量,选择不同的非离子亲水性扩链剂。

采用低分子量的聚乙二醇400、600、1000作为非离子亲水扩链剂,必须用量很高才能做出当时稳定的乳液,且乳液放置稳定期短,有自增稠现象,乳液的耐电解质虽然勉强通过,但成膜的耐水性极差,膜的物理性能很差,采用三羟甲基丙烷单聚乙氧基甲醚在聚合物主链横向位置提供非离子链段,没有聚合物封端,在聚合物的主链的分布比较均匀,产品本身具有非常好的放置稳定性,配合适量的羧酸基扩链剂使用可以形成稳定的非离子水分散聚氨酯乳液,并且乳液具有很好的电解质和酸性介质的稳定性以及很好的物理性能。

亲水扩链剂D M P A 用量对非离子水分散聚氨酯乳液的影响。DMPA的加入量对乳液及胶膜性能也有重要影响。

随着DMPA用量的增加,乳液外观由乳雪白色逐渐过渡到蓝光透明,乳液的平均粒径也逐渐减小。这是因为DMPA用量增加,为系统提供了更多的亲水基团,分子链的亲水性增大,聚氨酯更容易在水中分散,粒径就越小。同时随着DMPA用量的增大,水性聚氨酯乳液耐钙性降低,胶膜的吸水率显著增加。

这是因为随着DMPA用量增加,水性聚氨酯分子链上的亲水性基团增多,极性基团含量增大,中和后生成水性聚氨酯亲水性增大,从而导致聚氨酯乳液耐钙性降低,胶膜的吸水率增大,耐水性降低。

提高DMPA用量的同时,一方面增加了该分散体分子的亲水性,随着分子链中的离子含量的增加,分子链亲水性增加, 提高了聚合物分子的水化作用, 减少了分子链间的相互缠绕,有利于聚合物高微细分散;另一方面随分子链内离子基团的增加,各链段之间库仑力的作用也增加,导致粒径减小,虽然水分散液稳定性增加,但是大大降低了乳液的耐钙性能。综上所述,当DMPA的质量分数为1.4~1.8%时,乳液的综合性能较好。 

内交联剂三羟甲基丙烷(TMP) 用量对水性非离子聚氨酯粘合剂的影响。目前大多数水性聚氨酯主要是由自乳化法制备,涂膜干燥时若亲水成分不能有效的进入交联网络中,干燥形成的涂膜遇水易溶胀。



4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)优点:

液体,安全易操作

釜中寿命长

毒性低-艾姆斯试验为阴性

流动性和附着性提高

湿度灵敏性低

可用于MDI预聚物的熟化

与多种多元醇共熟化剂和其他聚氨酯化学原料兼容

可用于室温熟化

硬泡: 增强压缩强度尺寸稳定性,降低易脆性,闭孔率高,导热系数低

TDI软泡: 低密度,高强度,高承载性

MDI软泡:低密度,低硬度,强度增强


因此,常采用提高涂膜的交联密度来改善乳液涂膜的耐水性和耐溶剂性。所以在合成聚氨酯预聚物时,加入官能度大于2的多羟基化合物,直接生成交联聚氨酯预聚物,将上述预聚物很好地分散在水中,并扩链形成大分子,最后形成乳液。

随着TMP用量即交联度的增加,膜的拉伸强度增加,断裂伸长率变小,耐水性和耐溶剂性明显改善。这是由于在无交联剂时,分子呈线性,分子链通过物理作用聚集在一起,在一定的外力作用下,分子间容易发生滑动,因此聚氨酯胶膜的抗拉强度低,断裂伸长率较大。

三官能团TMP的引入,使分子链间产生交联,随着交联程度的增加,胶膜的抗拉强度升高,断裂伸长率下降。但交联度过大,会给合成带来很大困难,合成时粘度大,消耗溶剂多,中和不易控制,因此,交联度应控制在一个合适的范围。

中和度对水性非离子聚氨酯粘合剂性能的影响。中和度指的是加入的碱量占完全中和羧基所需碱量的百分比。

随着中和度逐渐增大,乳液外观由不透明趋向半透明。在中和度小于100% 时,预聚物外观为无色透明;在中和度大于100% 后,乳液外观处于蓝色透明状态,但是预聚物变成了浅黄色透明并有颜色加深的趋势。

随着中和度的增大,乳液粒径逐渐减小并趋于稳定。这是因为分散体中的亲水性影响了乳液的粒径。当中和度在70 % 一100 % 时,中和度增大的同时,聚合物链上的亲水基团也增加,导致聚合物分散体在水中分散更加容易,所以乳液粒径减小。

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