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聚脲氨酯用扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-8-13 19:09:29
本文介绍聚脲氨酯用扩链剂

用溶液聚合法合成了五种不同聚脲氨酯用扩链剂,软段为胺端基聚环氧丙烷的聚脲氨酯和聚脲。用凝胶渗透色谱,差热分析,应力—应变,广角X射线衍射等手段,讨论了不同类型聚脲氨酯用扩链剂对聚合物分子量,热性质,力学性质及聚合物形态的影响。

JoginderN等提出了制备水性聚氨酯的半连续法工艺,合成了性能优异的聚氨酯聚脲。其工艺过程为:先在分批反应罐中得到含离子的端异氰酸酯预聚物,或先制得端异氰酸酯预聚物,然后在分批反应罐中加入中和剂得到离子化的预聚物。

在连续反应罐中加入水,乳化分散得到30~1,000nm的粒子。在形成离子聚合物后加入制备聚氨酯用扩链剂,继续搅拌得到最终的聚合物。发现制备的乳液其成膜性能优异。

合成中,第一个阶段是连续的分批反应器中合成预聚物,在预聚物合成工艺中控制最佳温度区域在50e~150e。

第二个阶段是在反应罐中得到离子型聚氨酯,其中和度至少为90%。

第三阶段是三个分批的预聚物反应罐输送离子型聚氨酯到一个连续反应器中。在连续反应器的第一区域中进行水分散工艺,然后在第二区域中反应得到聚氨酯-聚脲,最后流入第三区域,让制备聚氨酯用扩链剂进行扩链反应。

分批反应器和连续反应器结合使用,弥补了间歇式工艺的缺点,能很好的控制加料速度和反应时间,也容易调节黏度与温度。对合成多组分的混合乳液时有一定的优势。

反应设备较多,操作复杂,还需进一步改善工艺,以提高 其应用范围。

自上世纪80年代末以来,推出一系列专利,研究连续工艺制备水分散聚氨酯体系的方法。随着水性聚氨酯的应用越来越广泛,国外许多大公司都采用连续法生产工艺。

连续法工艺过程包括:(1)聚合物二醇、亲水扩链剂、二异氰酸酯合成预聚物。对于体系是否添加催化剂,以及温度和原料配比等一系列有关预聚体合成工艺技术和相关参数在相关文献中报道过。(2)加入成盐剂三乙胺混合,混合后的离子型预聚物动态地加入到有二胺的去离子水中,剧烈搅拌促进扩链反应进行,进一步提高分子量。(3)除去少量溶剂得到成品。



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。


在合成中分静态混合和动态混合两种方式。静态混合是为了粘性层流的预聚物和无粘性细小的三乙胺层流提供介质场所。动态混合则是使乳化工艺便于乳化稳定,对产品最终的稳定性有很大影响。所选静态混合器关键在于得到良好层流混合,如KOCH工程公司的SMX型静态混合器。

后一步的动态分散扩链作用则在转子/定子型混合器中进行,如OakesMixersModel2MH1A系列混合器,其工艺参数为总体积为0.1L,转速为2000rmp。研究发现,预聚物在水中分散的滞留时间越短,稳定性越好。

从乳液稳定性能测试发现如果滞留时间超过2s,就需要很大的操作设备和更多的能量才能到达一定的稳定性。这可能是因为乳液颗粒中心形成的时间与稳定性有很大的关系。

用连续法制备了聚氨酯-脲水分散液,主要分为两步。首先合成端异氰酸酯预聚物,混合中采用低剪切速率的转子/定子型动态混合器。

然后用制备聚氨酯用扩链剂二胺进行扩链,采用动态混合搅拌使乳化和扩链同步进行,专利对动态搅拌器的参数设置也做了一个详细的分析。对于中和步骤,可以采用先中和后分散或者先分散后中和法。其温度最佳为50e~70e,以免副反应发生。

连续法工艺特点:

(1)连续法工艺的中和过程和分散过程在连续的方式中进行,节约能耗,生产效率较高,质量稳定,适于较大规模生产。

(2)在最终成品中加入各种助剂也比较容易控制,综合性能比较好。并且在合成中方便加入其它分散液共混,如多乙酸乙烯酯,环氧树脂,聚苯乙烯等。

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