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聚氨酯固化剂改性

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-5-4 11:47:18
聚氨酯固化剂改性常用方法有外乳化法和内乳化法。外乳化法是直接将乳化剂加入其中,进行物理混合。外乳化法存在粒径大小差别大、相容性差、乳化剂成膜后容易游离于成膜物表面等问题,使得成膜物表面具有亲水性,涂膜的耐水性降低。

因此,聚氨酯固化剂改性中的外乳化法只能应用于制备对耐水性要求不高的材料。聚氨酯固化剂改性中的内乳化法是在聚氨酯预聚体中直接引入亲水基团或含有亲水基团的扩链剂进行化学改性,制备出的固化剂与水混合后,分子中亲水基团朝向水相,不但可以保护NCO基团,且亲水基团的相互排斥能够使多异氰酸酯稳定的在水中分散;固化成膜后,成膜物中不存在游离的亲水性小分子,较外乳化法在耐水性、耐溶剂性及物理机械性能等方面均有明显改善。

根据引入亲水基图的种类,亲水改性主要可分为非离子改性、离子改性、非离子和离子混合改性。

非离子改性一般是将含有环氧乙烷或环氧丙烷等亲水基团引入多异氰酸酯中。改性后的聚氨酯固化剂不仅具有一定的亲水性,并且剩余的NCO基团被包裹住,使其能够稳定的存在于水中。

吴胜华等采用聚乙二醇单甲醚(MPEG)与HDI三聚体为主要原料制备了亲水性聚氨酯固化剂。测试结果表明:亲水单体MPEG平均相对分子质量为500,NCO基团与羟基物质的量比6∶1时,制备的水性聚氨酯固化剂性能良好。

Lai等采用IPDI与三羟甲基丙烷(TMP)反应,以MPEG为亲水性链,制备了水性聚氨酯固化剂,该固化剂显著改善了水性聚氨酯的结构与性能。

离子改性可分为阳离子改性和阴离子改性2种方法。

阳离子改性是将含阳离子的物质(如吡啶鎓盐、咪唑鎓盐、季铵盐等)引入多异氰酸酯中,再将其与酸反应中和成盐,即可得到具有亲水性的多异氰酸酯。申相辉等以2,4-TDI和聚乙二醇(PEG 1000)为主要原料、N-甲基二乙醇胺(MDEA)为亲水扩链剂、乙酰苯胺为封闭剂,用自乳化法合成了亲水改性的聚氨酯固化剂。



二乙基甲苯二胺产品用途

DETDA是一只十分有效的聚氨酯弹性体扩链剂,尤其适用于RIM(反应注射成型)和SPUA(喷涂聚脲弹性体)上;同时也可用作是聚氨酯弹性体以及环氧树脂的芳香族二胺固化剂,用于浇注、涂料、RIM及胶黏剂,也是聚氨酯及聚脲弹性体的扩链剂。 detda是一种位阻型芳香族二胺,乙基和甲基的位阻作用使得其活性比甲苯二胺(TDA)低得多。它与聚氨酯预聚体的反应速度比DMTDA快数倍,比MOCA快约30倍。主要用于RIM聚氨酯体系以及喷涂聚氨酯(脲)弹性体涂料体系,具有反应速度快,脱模时间短、初始强度高、制品耐水解、耐热等优点。另外该品还可用作弹性体、润滑剂及工业油脂的抗氧剂,以及化学合成中间体。


含阳离子基团的羟基树脂合成比较复杂,可使用的产品较少,且阳离子改性所需合成步骤多、成本高,阳离子的存在导致NCO基团与活泼氢反应,降低了体系的稳定性,应用价值不大,故很少选用。

阴离子改性后的聚氨酯固化剂pH小于7,能够延缓NCO基团和水的反应速度,从而延长使用时间,所以此法比阳离子改性更为常用。羧酸盐、磺酸盐、磷酸盐是常见的阴离子改性物质,通过引入含羧基或磺酸基等阴离子基团,再加入中和剂(如三乙胺、N-甲基哌啶或N-甲基吡咯等)进行中和,制得能够稳定分散于水中的聚氨酯固化剂。

Laas等以环己胺基丙磺酸和环己氨基乙磺酸为改性剂,制得亲水的聚氨酯固化剂。结果表明,此磺酸改性的聚氨酯固化剂不需要高剪切力就能够在水中均匀分散且具有很好的贮存稳定性。纪学顺等采用新型的氨基磺酸与HDI三聚体反应改性聚氨酯固化剂。

结果表明:在N,N-二甲基环己胺与氨基磺酸物质的量比为1.05、温度为100℃、反应时间为4h、氨基磺酸用量为2.5%~3.0%条件下,可制备出高性能、易分散的水性聚氨酯固化剂。

耐空蚀涂料的特性是极强的耐磨性,因此需要高弹性树脂去吸收水射流冲击表面后形成的能量,表面的聚合物基层脱离时添加混合的无机强化材料来抵御冲击、提高耐磨及耐久性。

如用无机物填料结合弹性树脂并以此为商业化。利用纳米晶须无机物过滤,对纳米填料进行表面改质而制造出聚合物 - 纳米合成物 , 并使其分散在树脂内提升耐久性及耐腐蚀性,使用无机硅酸盐填料的无机类高耐腐蚀涂料与导入玻璃粉末的船舶涂料。近来碳纳米管 , 纳米石墨 , 石墨烯 , 蒙脱石等纳米级填料应用及改善耐磨性的产品被一一开发。

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