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聚酯类塑料扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-4-28 15:45:33
通过调整和控制聚酯类塑料扩链剂来恢复和改善机械性能、热性能、加工性能和光学的平衡性。聚酯类塑料扩链剂主要用于 PET、PBT、PC、PA、TPU以及可生物降解材料PLA、PBS、PHA、PHB、PCL等高分子缩聚物。

聚酯类塑料扩链剂的离子亲水性有差异。在羧酸含量一定,以等摩尔碱中和的情况下,被前者中和的羧酸根或磺酸根形成强酸强碱盐,电离程度较大而有利于形成亲水离子,但是离子之间的静电力使产物的粒径过大,反而不利于更好地分散在水中形成稳定聚氨酯乳液;被后者中和后形成强酸弱碱盐,电离程度较前者弱而形成粒径较小的稳定乳液。

通常使用的中和剂有TEA、NaOH系列(LiOH、KOH)、NH4OH等。Yong2SilKwak[26] 等同时用相同的扩链剂和不同的中和剂制备了阴离子型水性聚氨酯,发现以TEA为基础的膜样品与以NH4OHΠCu(OH)2为基础的相比,有着较高的热稳定性、硬段的玻璃化转变温度、拉伸强度和贮存模量;另一方面,以NH4OHΠCu(OH)2为基础的样品有较高的导电性和长期抗菌性能。

Yang等分别也用TEA和NH4OHΠCu(OH)2(28∶1 molΠmol)为中和剂去中和DMPA上的羧基,形成NH(C2H5)3+ 和NH4+ ΠCu 2+ 两种反离子,发现两种样品系列的分散体的粒径随着中和度的增加而降低,以TEA为基础的分散体在有序区的氢键分数(用XB=CBΠCT表示CT代表羧酸基团整个峰区域,CB形成氢键的羧基区域)较以NH4OHΠCu(OH)2为基础的分散体高,前者有着较强的拉伸性能和弱的导电性。

中和方式对产物性能的影响, 采用前中和法所得产物粒径较小,这归因于羧酸基团与TEA的接近时的阻碍程度小,这便利于羧酸离子化而形成更均匀的分散体;而后中和过程中,扩链剂可能也参与了羧酸根离子的中和。

此外,TEA也催化了异氰酸酯与水的反应导致脲基的形成,所有这些因素都影响粒子的形态。聚氨酯膜的力学行为也受到中和方式的影响,前中和样品具有更高的拉伸强度和硬度。



中文名称:2,2-二羟甲基丁酸

中文同义词:扩链剂亲水剂DMBA,2,2-二羟甲基丁酸;2,2-双(羟甲基)丁酸;二羟甲基丁酸;双羟甲基丁酸;二羟甲基丁酸(DMBA);2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)

英文名称:2,2-Bis(hydroxymethyl)butyric acid

英文同义词:2,2-Dimethylolbutyric Acid;2,2-Bis(Hydroxymethyl)Butyric Acid;2,2-Bis(Hydroxymethyl)-N-Butyric Acid;2,2-Bis(Hydroxymethyl)Butanoic Acid;Dimethylolbutanoicacid(Dmba);Dimethylolbutanoicacid;

CAS号:10097-02-6    EINECS号:424-090-1

分子式:C6H12O4  分子量:148.16

物化性质:外观为白色晶体,熔点108-115 °C ,可溶于水、甲醇、丙酮等。

2,2-二羟甲基丁酸(扩链剂亲水剂DMBA)用途:DMBA是带有两个活性的羟甲基团的新戊基羧酸,因此可以被用作合成水性高分子体系,可广泛用于水溶性聚氨酯、聚酯、环氧树脂等方面。DMBA在不同溶剂中具有比DMPA更好的溶解性能,因此可以使工作效率得到很大的改善。

DMBA被视为水性聚氨酯用新一代绿色环保型扩链剂和内乳化剂,生产水性聚氨酯胶黏剂,无需使用有机溶剂,有机残留物为零。不存在使用DMPA熔点高、溶解慢、反应时间长、能耗高、产品性能差、需要加入有机溶剂、溶剂残留量大等问题。还可用于水性环氧树脂、聚酯等胶黏剂的制造。目前水性聚氨酯、水性树脂、水性胶粘剂、水性涂料等水性产品多用途改性助剂(亲水扩链剂),作为单体,改性过程中,二羟甲基丁酸(DMBA)无需添加任何有机溶剂(以水代替),生产工艺更加简单,性能稳定,.其中二羟甲基丙酸(DMPA)以优越的性价比使得其在水性领域应用较为普遍!



影响阴离子型水性聚氨酯形成和性能的其它因素还有反应温度、加料方式、加水速率、乳化工艺等等。随着研究的逐步深入,相信更多的因素都会被考虑,产品的性能也会逐渐被提高。

对聚氨酯在水中分散时形成乳液过程的机理和涂膜时形成聚氨酯膜过程的机理的探讨有利于进一步开发高性能水性聚氨酯产品。

以往水中加油为例,通常将乳化过程分成三个阶段。梁宗军等利用其在乳化过程中的物化性质(电导率和粘度)的改变研究了它的相反转过程,并建立了三阶段结构模型。

结果表明:阴离子型水性聚氨酯的相转变点发生在水油比为0。175左右,相转变过程分为三个阶段,这个过程受R值(2NCOΠ2OH)、DMPA%、醚的分子量等因素的影响。

这三个阶段从粘度上反映分别为:粘度略为下降阶段,粘度增加阶段,粘度下降阶段;从相转变上描述为:前两个阶段油为连续相,后一个阶段 水为连续相,相反转发生在第三阶段的开始。

杨清峰等描述的相反转过程跟上述结果类似:第Ⅰ阶段,水的进入破坏了靠库仑力形成的微离子点阵,造成体系的黏度下降;在第Ⅱ阶段,多相体系形成。随着水的进一步加入,加大成盐基团的电离,同时破坏了预聚体的溶剂化层,疏水扭曲靠近,导致粘度升高;在第Ⅲ阶段,相反转发生,体系粘度开始下降。

Saw等通过改变液2液分散体中相的比率研究相反转,将水加到聚氨酯离子体中直到水变成连续相。改变离子基团的含量发现三个不同的分散区域存在:第Ⅰ区为包含微小聚合物液滴的稳定乳液区,第Ⅱ区为产生混合液滴结构的的稳定粗糙乳液区,第Ⅲ区为产生暂时分散体的区域。

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