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磺酸型亲水扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-2-12 15:30:35
聚氨酯为主链含—NHCOO—重复结构单元的一类聚合物,英文缩写PU,包括硬质聚氨酯塑料、软质聚氨酯塑料、聚氨酯弹性体等多种形态,并分为热塑性和热固性两大类。其原料一般以树脂状态呈现。

聚氨酯的特征吸收峰分别位于3334cm-1(νN-H)、2856-2949cm-1(νCH2andνCH3)、1714cm-1(νC=O)和1114cm-1(νC-O-C)处;在偶氮型阴离子水性聚氨酯谱图中,不仅可看出聚氨酯的所有特征吸收峰,还显示出1570cm-1和1415cm-1(偶氮化合物结构中苯环)处的特征吸收峰,说明磺酸型亲水扩链剂在合成制备聚氨酯时已完全参与了反应。

磺酸型亲水扩链剂制成的偶氮阴离子水性聚氨酯PU2分子链中的偶氮生色团部分具有典型的光致构型异构特性。偶氮阴离子水性聚氨酯乳液PU2在波长365nm、辐射照度为6mW/cm2的光照下由于偶氮苯结构部分的反式异构体向顺式异构体的构型转变而引起的443nm左右处吸光度的改变。

随着照射时间的延长,443nm左右处的吸光度值逐渐减小;照射0-10分钟内,吸光度值迅速减小;约在16分钟后,吸光度变化很小,在第34分钟时乳液的表观颜色从刚照射时的橙黄色转变为无色,吸光度基本不再发生变化。

自乳化过程后,带有亲水基团的偶氮组分位于聚氨酯乳球外部,即具有强亲水性磺酸盐结构的偶氮单体单元分布在乳球粒子表面形成稳定的双电层结构,通过紫外光照射,极短的时间内反式构型的偶氮苯全部转变为顺式构型,顺反异构化效率达到100%。

停止照射后,由于分子热运动,偶氮苯结构部分处于能量较高状态的顺式异构体又逐渐向反式异构体转变,这种可逆的顺-反异构变化最终又使乳液的表观颜色从无色转变为橙黄色。该实验说明磺酸型亲水扩链剂制备的偶氮聚氨酯分子链中的偶氮生色团具有典型的光致构型异构特性,并具有100%的异构化效率。

取一定量的偶氮水性聚氨酯乳液倒入干净玻璃板上,放到水平处放置一周,让乳液中的水分缓慢挥发,然后放入烘箱中60℃干燥两天至恒重,制成偶氮水性聚氨酯乳球膜,其厚度在100-120μm之间。偶氮型阴离子水性聚氨酯膜(PU1,PU2,PU3和PU4),聚氨酯薄膜在受到365nm紫外光照射20分钟后,薄膜的接触角均减小。



4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)产品用途

4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可应用于硬泡、软泡、涂料、胶粘剂、密封剂、弹性体、典型的使用量为多元醇的1-5%。4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA还可应用于喷涂聚脲、及多种用于金属和混凝土修补的化合物。

软泡:大块泡沫 - 在标准的TDI和高回弹泡沫组合料中,加入3-5php的4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可以提高泡沫的拉伸强度、撕裂强度和承载性能,在多数情况下,这些优点在降低泡沫密度得以实现在聚酯泡沫中,同样比例的4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可以显著提高撕裂强度和承载性能,而不影响泡沫的其他性能。冷模塑泡沫 - 在商业应用中已经证实,加入1-2php的4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA 可降低密度、软化泡沫,从而使泡沫性能得以优化。还可以增强拉伸强度、撕裂强度和延伸率,缩短脱模时间。

硬泡:聚氨酯硬泡  – 在有水或无水硬泡体系中使用3-5php的4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA, 可明显提高泡沫的压缩强度及尺寸稳定性,同时降低易脆性,提高闭孔率,降低导热系数。聚异氰脲酸酯硬泡 - - 在系统中加入5php的4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可以提高压缩强度100%,在高比例水发泡或全水发泡中,尺寸稳定性显著改善。

涂料/胶粘剂/密封剂/弹性体:涂料 - - 4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可用于TDI和MDI的涂料的室温熟化.配合适当的催化剂共熟化剂,可以生产用于喷涂、浇铸法的组合料系统。用4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA作熟化剂的配方,可以提高粘着性和表面质量。

胶粘剂 - 4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA使得基层更好地润湿,熟化后的聚合物与涂敷的表面更好地粘着。硬弹性体- - 4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可用于MDI半预聚物的熟化,以生产一系列硬度高的弹性体。

软弹性体 – 使用4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA 作熟化剂可以延长釜中寿命,从而生产用作工业密封材料的软弹性体。


聚合物膜作在365nm紫外光照下处理10分钟后,接触角从81.31°减小为77.84°。乳球膜在365nm紫外线照射后,由于顺式结构的形成,反式偶氮苯的顺式异构化作用分子与偶极矩变化和结构重排作用,导致静态水接触角减小。

偶氮双键的构型从反式转变成顺式构型,这就导致了乳球粒子粒径的改变,说明该乳液有很好的紫外光响应性。由于偶氮基团位于聚氨酯侧链,在形成水性聚氨酯乳液的自乳化过程中,偶氮功能单元分布在乳球粒子形成的双电层结构表面,紫外光可以很容易照射到位于双电层表面的偶氮功能基团并发生顺反异构效应。

同时,从分子堆积的角度来看,偶氮双键的反式构型更容易形成更加紧密的堆积方式。而顺式结构则反之。所以,在经过紫外光照射以后,乳液粒子的粒径增加,同时粒径分布变宽。

如保持其他条件不变,将BAPBDA全部替代DMPA(摩尔比替换)同样可以得到偶氮型阴离子水性聚氨酯乳液PU4。如保持其他条件不变,按照配方比例,调节BDO与BAPBDA的物质的量之比,制得不含BAPBDA的水性聚氨酯PU0和BAPBDA含量分别为0.51%和1.53%的阴离子偶氮水性聚氨酯PU1、PU3。wt%为BAPBDA占水性聚氨酯中非水性非溶剂性物质质量的百分比。

如保持其他条件不变,可通过调节PTMG、IPDI、DMPA与BAPBDA的物质的量之比,得到BAPBDA在水性聚氨酯中非水性非溶剂性物质中含量不同(0.2-20.87%)的侧链偶氮型阴离子水性聚氨酯乳液。

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