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环氧聚氨酯复合乳液扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-8-16 11:32:50
本文介绍环氧聚氨酯复合乳液扩链剂

以甲苯二异氰酸酯(TDI-80)、聚醚二醇(N220)、三乙胺(TEA)为原料14-丁二醇(BDO)、乙二胺(EDA)为小分子扩链剂二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂环氧树脂E-20为大分子扩链剂合成了环氧聚氨酯复合乳液。讨论了几种环氧聚氨酯复合乳液扩链剂对合成的乳液性能的影响。

环氧聚氨酯复合乳液扩链剂实验结果表明乳液的黏度、涂膜的硬度、拉伸强度随BDO、EDA、DMPA和E-20用量的增加而增大;乳液的外观和稳定性随BDO、EDA和E-20用量的增加变差随DMPA的用量增加而变好;涂膜的吸水率随BDO和E-20用量的增加而减小随EDA和DMPA用量增加先减小后增大。当BDO的添加量为6%、EDA为0.5%、DMPA为6%、E-20为5%~8%时所制得的环氧聚氨酯复合乳液性能较好。

羟基和胺基与异氰酸酯的反应速度差异巨大,BDO扩链反应由于羟基反应活性低下,凝胶时间长,反应完全时间为13046s,其生产效率低、能耗大;MOEA扩链胶液需3958s达到反应完全,其凝胶时间适当,适合HTPB/IPDI系聚氨酯的扩链;而D2230由于是脂肪族二胺,碱性强而反应活性高,758s已经完全固化,凝胶速度快而难以控制,无法满足浇注生产工艺的要求。由硫化仪记录的交联度达90%时所用硫化时间(t90)同样证明了这一点。该结论对HTPB/IPDI系聚氨酯制备中扩链剂的选择具有重要参考价值。

试验中,采用SPI3800N扫描探针显微镜观察3种扩链剂扩链得到的HTPB/IPDI系聚氨酯薄膜表面形貌。观察范围在8μm内,高度小于50nm。由于AFM相图的原理是以材料软硬度的差异成像,因此它可排除表面粗糙度的影响,起到边缘增强的效果,同时可避免表面形貌平面图可能因宏观的不平整引起的假相,真实反映材料组成结构情况。通过相图对比发现,这3种聚氨酯的微观形态差异明显。



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。


BDO扩链聚氨酯中有颜色较深的分散相存在,尺寸100~1000nm;MOEA扩链聚氨酯中颜色较深的分散相的尺寸则小了很多,最大的聚集体只有300nm,且软硬段界面相对模糊;而D2230扩链聚氨酯试样表面几乎没有差异,表明基本上处于相溶合状态。

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,二羟甲基丁酸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。 
绿色和低碳经济是当今世界发展的主题,与传统的化石基塑料相比,生物基和生物可降解的聚酯类树脂固有对热敏感、易水解、熔体强度差和力学性能不足等弊端,甚至不能单独使用。山西省化工研究所研制的环氧官能化聚合物扩链剂采用溶剂法和悬浮法聚合,通过引发剂的用量调节最终产品的性能,合成出玻璃化转变温度高、适用性好、针对性强、后期加工使用方便的新型环氧类扩链剂,构成了合成技术的创新。

聚氨酯弹性体的热重曲线,扩链剂为DHD最大的是380—410℃,HEG情况下是330—400℃.增加的最大温度交联聚氨酯表明基质内较低的扩散率的降解产物的基质。

以nH12MDI∶nPTMEG-1000=3∶1,异氰酸酯指数R=1来合成。比较PU-EG,PU-1,4-BG和PU-1,6-PG三种弹性体,EG扩链时PU弹性体硬度、定伸强度、拉伸强度和剥离强度均最大,撕裂强度与PU-1,4-BG相当,但是EG扩链时的断裂伸长率最低。这是因为随着扩链剂分子中碳原子数目的增多,弹性体中硬段的密度逐渐变小,硬段相和软段相的相容性变好,相分离效果变差,使PU弹性体力学性能下降。

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