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聚氨酯胶黏剂/密封剂的扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-4-28 15:47:14
聚氨酯胶黏剂/密封剂的扩链剂对聚氨酯胶黏剂和密封剂的合成非常重要,直接影响产品的力学性能和工艺性能。聚氨酯胶黏剂/密封剂的扩链剂为含羟基或氨基的低分子质量多官能团的醇类或胺类化合物。常用的聚氨酯胶黏剂/密封剂的扩链剂有1,4一丁二醇(BDO)、1,6一己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇(DEG)、三甘醇、新戊二醇(NPG)、山梨醇、二乙氨基乙醇(DEAE)等。胺类扩链剂有MOCA和用甲醛改性制得的液体MOCA、乙二胺(DA)、N,N-二羟基(二异丙基)苯胺(HPA)等。还有氢醌一二(β一羟乙基)醚(HQEE),用作聚氨酯胶黏剂的扩链剂,其产品耐热性、硬度及弹性都高于一般所用的扩链剂。

在PU弹性体制品中,所使用的交联剂,通常可分为含-NH2与含-OH两类。其含-NH2者是以MOCA(莫卡)为主,以及毒性较它为低的含有-C2H5、-SCH3、-COO-等等二胺类的(一个苯基或二个苯基)的化合物。目前仍然以MOCA用量为最多;而含-OH者则为脂肪醇(如1,4-丁二醇等)以及芳香醇(如HQEE、HER等)为其主导。

基于参与反应物活性的差异、以及制备过程中的可操作性并考虑到最终产物的物性指标等因素,按惯例在工业上大致形成了两个系列。以TDI与含-NH2(MOCA)交联剂的系列;以MDI与含-OH(HQEE、HER)交联剂的系列。

之所以在国外的市场上存有HQEE与HER两个产品,主要是基于所制备的PU制品性能要求的不同;以及加工工艺条件的差异所致。从产品结构本身看,由于HQEE的两个—OCH2CH2OH处于一个对称轴的位置上,所以在与—NCO交联之后,于聚合物中的结构与之HER的情况就有所差异,相对而言,HQEE的延伸性能要好于HER,反之HER的抗张性能要好于HQEE。

实践证明,HER与HQEE相比,HER有着较长的釜中寿命。由于HER的熔点较低(HER与HQEE的混合物也呈现共熔点较低的特征),这也为进行浇注成型提供了很大地方便。实践证明,HQEE与HER,它们或是单独使用,或是按照不同比例混合在一起使用,都会取得满意的效果。



外观:白色粉末

铁(PPM)≤5

羟基含量%≥99

钠(PPM)≤10

羟值,mgKOH.g-1:728~782

钾(PPM)≤100

熔点°C≥108°C

磷(PPM)≤10

色度(PT-CO)≤150#

硅(PPM)≤1

水份%≤0.3

硫酸根离子(PPM)≤10

灰分%≤0.03

残醛%≤0.03

酸值mgKOH/g:374.3-378.2

丙酮-三乙胺溶解试验:澄澈透明

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!



鉴于异氰酸酯类产品中—NCO活性的不同,为了控制反应速度,在PU制品的制备过程中,除了顾及其他诸项因素外,与—NCO反应的—NH2、—OH化合物的选择,是一个关键的因素。

众所周知,在异氰酸酯类产品中,TDI的活性较低,其—NH2、—OH类的产品都可与之(进行控制反应速度的)交联,通常选择MOCA、或1,4—BD、TMP等都为常见。而在活性较高的MDI、PPDI、NDI等系统中,工业上则是需要选择含有—OH的化合物了。这也就有了,所谓的“TDI/MOCA”系列、“MDI/HQEE(或其他含有—OH的化合物)系列之说。

HQEE与HER作为TDI(或是它的予聚体)的交联剂,在工业上是有PU弹性体产品的,并有专利报道。MDI/HQEE(或是其他含有—OH的化合物)系列,在采用了HQEE或HER作为交联剂,所制得的PU弹性体,其抗张强度、硬度、耐热性以及相关的动态性能等方面,都较之同类(TDI、MDI)系统的制品为好。

预聚体NCO含量对聚氨酯弹性体的力学性能的影响。随预聚体NCO基含量的增加,聚氨酯弹性体的硬度、模量和撕裂强度显著提高,伸长率和弹性略有下降,拉伸强度增加缓慢。当预聚体NCO%在8~9范围内,硬度、模量和强度最高,其原因是提高预聚体NCO基含量,同时也提高异氰酸酯与羟基的摩尔比,使聚氨酯的硬段含量增加,内聚能密度增大,导致硬度、强度和模量提高。

用KC扩链剂制备的聚氨酯弹性体的力学性能。预聚体NCO基含量增加,聚氨酯弹性体的力学性能的变化如上所述。BDO-PU的硬度、伸长率、冲击弹性和撕裂强度高,KC-PU只有300%模量高,两者PU的拉伸强度比较接近。当预聚体NCO%=8.3时,KC-PU与近似NCO%含量的BDO-PU的综合性能相当。但KC-PU在加压硫化时可以缩短脱模时间,对生产制品是非常有用的。

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