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高固含量聚氨酯亲水扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-3-31 15:35:56
以聚(四氢呋喃2co2氧化丙烯)二醇(Ng210)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为原料,添加高固含量聚氨酯亲水扩链剂制得了高固含量聚氨酯乳液。分析了DHPA含量对乳液及胶膜性能的影响。
结果表明:随着高固含量聚氨酯亲水扩链剂含量的增大,胶粒平均粒径逐渐减小,多分散性变窄,固含量不断增大,当高固含量聚氨酯亲水扩链剂含量为6%时,乳液的固含量最高达59%。;随着高固含量聚氨酯亲水扩链剂含量的继续增大,胶膜的拉伸强度逐渐增大,断裂伸长率先增大后减小,而胶膜的热稳定性没有明显变化。

水性聚氨酯(WPU)具有不燃、无毒、不污染环境、节能等优点,因此广泛应用于轻纺、皮革加工、涂料、木材加工、建筑、造纸、印染和胶粘剂等行业。但传统水性聚氨酯乳液固含量低(小于40%),导致干燥成膜速度慢,自增稠性差,初黏力低等,严重限制了它的应用推广 。文章以自制的1,22二羟基2 32丙磺酸钠DHPA作为亲水扩链剂,采用自乳化法制备高性能聚氨酯乳液,该乳液固含量高达59%。

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI):工业品,进口; 聚(四氢呋喃2co2氧化丙烯)二醇(Ng210):Mn=1000,工业 品,进口; 1,22二羟基232丙磺酸钠(DHPA):纯度大于95%,自制;N2甲基222吡咯烷酮(NMP):分析纯;二正丁胺:分析纯; 二月桂酸二丁基锡:Sn含量19%,分析纯,进口。

APARTMS/PU乳液的制备。将一定量的Ng210,于110e真空脱水2h,冷却到30e通入氮气,加入一定计量的IPDI和少量催化剂,升温到70~75e反应至w(NCO,异握酸酯基团)U3%,用二正丁胺滴定法判断反应终点。

降温至60e,将DHPA按照一定的质量配比溶解在少量的NMP中,然后向体系中缓慢加入NMP溶液,于70e反应115h。再将反应体系降温至30e,并向体系中慢慢加入一定量的去离子水,于剧烈搅拌的条件下进行乳化,即得水性聚氨酯微乳液。



产品名称:4,4'-二氨基二环己基甲烷(脂肪胺固化剂扩链剂PACM,HMDA)

分子式:C13H26N2

产品描述:PACM(4,4-二氨基二环己基甲烷)为一种无色透明至微黄色的脂环族二元伯胺,有胺味,可溶于其他溶剂。

活泼氢当量:52.5

分子量:210.3

CAS: 1761-71-3

4,4'-二氨基二环己基甲烷(脂肪胺固化剂扩链剂PACM,HMDA)用于制备环境友好且透明的脂肪族异氰酸酯,是氨基甲酸酯、聚酰胺树脂、环氧树脂固化剂、用于纺织、造纸、人造革,也可用于染料、医药中间体。



结构表征与性能测试。随着剪切速率的增加,表观黏度开始剧烈下降,随后变得缓慢,逐渐趋于平稳,即高固含量WPU乳液存在/剪切变稀0行为,说明该乳液具有假塑性流体的特征。

不同DHPA含量时乳胶粒子的电镜照片中乳胶粒子的粒径较大且胶粒大小很不均匀,粒子之间间隙很大,粒子间基本没有明显的粘并现象。粒子粒径明显减小,而且粒子较密集,单位体积粒子数目显著增多。

在这两者共同运动的作用下,使弱亲水基团和水分子以氢键的作用相互作用,形成更多的亲水中心,有利于乳液的稳定性,但是乳液黏度将会增大。同时,如果将乳液液滴看成是固相的话,如果其溶胀体积过大,将会不利于乳液的稳定性。具体情况还有待于进一步研究说明。

酸、碱处理后力学性能的变化:酸、碱处理后乳胶膜的力学性能保持率是衡量聚氨酯防水涂料的一个重要标准。

经酸、碱处理后,2号乳胶膜的延伸率比1号低,拉伸强度比1号高。但是2号经酸、碱处理后的延伸率和拉伸强度都能满足80%保持率的要求。

由于扩链剂bpa中含有刚性憎水基团苯环,而deg中含有柔性亲水基团—o-,所以2号试样乳液的平均粒径比1号试样的大,分布宽;2号乳胶膜比1号的吸水率小,且在48h后已基本趋于饱和;拉伸强度高,延伸率低;而且2号经酸、碱处理后的拉伸强度和延伸率都能满足聚氨酯涂料标准的要求。在此基础上制得的水性聚氨酯涂料的拉伸强度为9.09mpa,延伸率为453%;酸、碱处理后的拉伸强度和延伸率分别为7.41mpa、8.36mpa和479%、429%。


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