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磺酸型水性聚氨酯扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-4-17 20:12:26
以中间体 N,N-二(2-羟乙基)-2-氨基丙烯为原料,对其进行磺化反应,控制温度、时间和摩尔比反应合成磺酸型水性聚氨酯扩链剂N,N-二(2-羟乙基)-2-氨基丙磺酸钠。

借助核磁氢谱(1H NMR)、红外光谱(FTIR)、元素分析、X射线衍射(XRD)等手段对合成产物磺酸型水性聚氨酯扩链剂进行了组成、结构和结晶性表征,用热重分析仪表征了产物的热稳定性。

根据产物的磺化度确定最佳的合成工艺:反应温度为90℃,反应时间为8 h, N,N-二(2-羟乙基)-2-氨基丙烯和亚硫酸氢钠(NaHSO3)的物料比为1:2.5,磺化率可达到94%以上。

分别以二羟甲基丙酸(DMPA)和自制磺酸型水性聚氨酯扩链剂制备羧酸型水性聚氨酯(CWPU)和磺酸型水性聚氨酯(SWPU),其性能对比结果表明:SWPU相比于CWPU具有较好的 亲水性和耐热性能;固含量及稳定性方面,SWPU也是优于CWPU的。

化学交联是在聚氨酯分子链上引入交联结构,通常包括3种方法:(1)多官能团的大分子多元醇或小分子扩链剂交联;(2)在聚氨酯分子链上不饱和基团或反应活性较大的基团;(3)采用金属离子交联。

Sundar等用不同链长的小分子端基二溴烷烃为交联剂,研究了二溴烷烃的链长对聚氨酯乳液粒径、 粘度等性能的影响.

Lee等用12戊烯基232羰基戊醇和异氰酸酯基封端的预聚体反应后,再中和分散,然后加入苯乙烯交联.对于加入金属离子进行交联,它通过羧基2COOH与金属离子的成盐反应而达到 交联的目的.Yang等就用Cu(OH)2反应制得交联高分子,赋予材料更好的性能。

共聚改性是先合成不饱和的氨基甲酸酯单体再和含双键的物质共聚合,后者用PU乳液作种子进行乳液聚合.最典型就是丙烯酸系改性,用丙烯酸酯改性水性聚氨酯,被称为“第三代水性聚氨酯”。

PU预聚体中的双键含量越多,乳液聚合时丙烯酸酯与PU的接枝便越多,则PUA复合乳液越稳定,力学性能越好。

Sebenik等制取了丙烯酸酯2聚氨酯共聚乳液,采用一锅法和半锅法加单体乳液种子,通过改变二者的比率得到了不同性质的共聚乳液,结果发现一锅法制得的产物分子量较半锅法高,并且随着 丙烯酸酯与PU比率的增大平均粒径增大,硬度降低。

陈焕钦等也研究了聚氨酯2丙烯酸酯共聚乳液的结构形态、稳定性、胶粒的粒径、流变性、力学性能、热学性能等。



MDBA是4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷的商品名,是一种液体仲二胺, 由于其中每个氨基上的氢原子被一个仲丁基取代,在有限的空间里活泼氢原子和仲丁基的 结合产生了许多独特的性能,氨基部分形成了影响硬段的脲键,而丁基则起内增塑剂作用。 它与聚合物母体相连,既不会浸出,也不会析出。同时烷基增加了二胺的溶解性,使它几乎能与任何多元醇和多元胺混合。


水性聚氨酯物理共混改性有纳米粒子(金属氧化物纳米粒子)共混改性、天然物质(橡胶、蛋白质类)共混改性、合成树脂共混改性等,利用这三类物质的特殊结构或性质可以开发出各种具有专门用途和特殊功能的功能聚氨酯乳液。

当前国内外水性聚氨酯研究的重点在于高性能和高功能化,开发出适应市场需求的高性能和多用途的产品,是未来水性聚氨酯的发展方向。

进一步进行技术创新应该包括如下内容: 

(1)制备各种新型聚二醇、异氰酸酯、交联剂等水性聚氨酯新型原料;

 (2)探索水性聚氨酯制备的新工艺,提高固含量,以降低水分挥发负荷,缩短干燥时间,同时减少能量消耗,降低成本,达到节能型产品的要求,提高水性聚氨酯的产品性能和生产效率; 

(3)深入开展水性聚氨酯的相反转及成膜机理等基础研究,并将理论成果应用于生产实践;

 (4)加强水性聚氨酯的改性研究,特别是丙烯酸酯类改性和功能纳米改性,实现性能-配方-工艺的优化设计。

随着RIM技术的迅速发展和不断普及,预聚物法已不再胜任聚氨酯弹性体的制备,半预聚物法由于具有其物料配比相近、粘度相近、加工方便等优点,必将得到迅速发展,为聚氨酯弹性体的制备RIM技术的发展翻开新的一页。

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4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)  http://www.yaruichemical.com