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聚酯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:2017-8-18 11:15:46
本文介绍聚酯型水性聚氨酯扩链剂

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)、二羟甲基丙酸(DMPA)和普通扩链剂等为主要原料合成了结晶性水性聚氨酯(WPU)乳液,通过DSC、POM、透光率/雾度分析,研究了聚酯型水性聚氨酯扩链剂种类对水性聚氨酯胶膜结晶性的影响。

研究表明,聚酯型水性聚氨酯扩链剂结构的规整性对聚氨酯的结晶度和结晶速度有重要影响,含对称侧基的结构规整扩链剂制备的WPU具有较高的结晶度和结晶速度;乙二胺可以提高聚氨酯的成核速度但不利于晶体生长,结晶速度增快,结晶度降低。

关于小型工艺合成水性聚氨酯有很多文献报道。在国内,对合成过程有较具体的分析。如根据中和剂的加入方式,分为前中和工艺后中和工艺。根据聚氨酯扩链剂加入的方式分为后扩链工艺和同步扩链工艺。

另外对实验室制备水分散体系过程中的一些参数,如亲水单体种类和含量、中和度、分散工艺等也做了较多的工作。对于聚氨酯扩链剂加入的方式,杨清峰等发现前中和工艺较稳定,需要的能量较少。

聚氨酯扩链剂加入的方式中在后中和工艺采用三乙胺先分散到水中,由于两者相容性不好,使预聚体上的羧基离子化程度不高,从而需要加入较多的水才能发生相转移进行扩链,最终固含量较低。同时比较两种扩链方式发现后扩链方法工艺得到乳液有的较好的贮存稳定性和涂膜机械性能和耐水性。

同时配方中胺类扩链剂加入过多,和刘林等研究聚脲体系凝胶时间的因素一样,聚氨酯中脲基的成分增加也使得滞留时间发生变化。

JongYoonJang等认为在扩链过程NCO/OH摩尔比很大程度决定了分子量和力学性能。并且发现NCO/OH摩尔比增大,重均分子量增大,力学性能也得到很大的提高。在乳化过程中发现快速加水乳化时所得乳液的乳胶粒子的粒径呈现双峰分布。



4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA)

MDBA是4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷的商品名,也可以叫做Unilink4200,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。


水性聚氨酯连续制备工艺进展。本课题组在合成水分散体聚氨酯中,采用特殊的复合剪切乳化分散工艺。把中和过程中的第一步混合放在静态混合器中,第二步将混合物放在动态混合器中,动静混合方式结合制备出具有稳定核壳结构的水性聚氨酯。

同时,对水性聚氨酯的相转变过程的分析,较好的符合目前普遍认可的三阶段模型。L.K.Saw等描述了水加到离子型聚氨酯相转变的过程,结合扫描电镜和光学微观结构的分析,用力矩转变测试和传导性能的测试清晰地表达了相转变过程。对合成聚氨酯时在水中发生的膨胀效应及相关的工艺参数有很大的指导意义。
另外尝试采用含有羧基和磺酸基复合水性单体体系,分别在预聚体合成工艺的聚合阶段和扩链阶段加入,从而使离子基团在大分子中的分布更均匀,有利于预聚体的分散和提高贮存稳定性。

连续过程本身短的滞留时间大大减小了水和异氰酸酯的反应机会,而且二胺将与异氰酸酯充分反应,从而避免扩链剂的过量加入。利用连续分散法得到的水性聚氨酯乳液粒径平均在100nm~200nm之间,稳定性较批量加料法高。

在水分散体系聚氨酯的制备工艺中,国内外已经取得很大的发展,但水性聚氨酯的开发和产业化还需从以下几个方面进一步探讨和研究。

(1)对聚合工艺的机理进一步精细研究,如对相转变的研究,目前比较公认的是三阶段转变过程。对各种参数精细的调节和随之产生的相结构组成的变化,弄清楚了对实际生产有很大的指导意义。又如对聚氨酯乳液粒径分布的研究,设计适度的粒径分布能有效地提高乳液的固含量和稳定性能。

(2)对工艺过程的可控调节方面,仍需要进一步改进完善:1可以继续研究扩链剂的加入方式:如何保证体系稳定情况下,多次分批加入扩链剂,提高分子量。

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