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聚氨酯膜材料扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-5-1 17:53:34
聚氨酯膜材料具有良好的选择性、渗透性和力学性能等,近年来在渗透汽化领域倍受关注。本文介绍用于渗透汽化分离的聚氨酯及其改性膜的研究情况及最新进展,重点评述了以聚丁二烯、聚酯和聚醚为软段的PU渗透汽化膜材料结构特点、合成方法、分离性能,以及聚氨酯膜材料扩链剂扩链改性方法,聚氨酯膜材料扩链剂扩链改性思路、对PU膜分子结构和分离性能的影响等;同时分析了不同聚氨酯膜材料扩链剂扩链改性和改性方法在渗透汽化膜分离方面的优点和不足。在此基础上,对用于渗透汽化分离的聚氨酯膜材料发展方向和研究前景进行了展望。

w(HS)在31%~35%的样品,拉伸强度保持在20~18MPa,在同系列样品中拉伸强度较高,断裂伸长率也均大于700%,因而,样条在此硬段含量区间力学性能较优。

样条的形状回复率和拉伸永久变形与硬段含量的关系。当w(HS)从23%升到39%,拉伸永久变形均维持在90%以上,并且呈上升趋势,即随着硬段含量增加,软段含量减少,弹性回复能力减弱,因而材料的永久变形能力增大。

不同硬段含量样条的形状回复率均维持在70%~80%,并且随硬段含量的增加,形状回复率也上升。这是因为硬段含量的增加使硬段区域的分子链之间作用力增强,从而使样条易于回复。在Tg以上20!时,硬段处于玻璃态而软段处于橡胶态,软段分子链更容易活动,因此在拉伸过程中,软段会优先沿着外界作用力的方向排列,高的形状回复率则来源于硬段间的偶极偶极的相互作用、诱导偶极的作用和氢键作用力。

在硬段含量较低的情况下,分子链间的相互作用力较弱和物理交联点较小,材料的记忆形变效应减弱;当硬段含量过高时,分子链间的相互作用力过强,材料变硬,形状回复性能减弱。上述研究表明,形状记忆聚氨酯的形状恢复能力与其组成有关,硬段的含量影响其形状回复能力。



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!



添加聚醚对聚氨酯弹性体的影响。保持样品中的w(HS)均为35%,采用溶液聚合,在软段中引入PTMG,以提高软段的回弹性和耐水解性能,其中聚醚占软段的质量分数分别为4%、6%、8%、10%、12%、16%、20%、24%。GPC测得Mn=1.9?104 ~3.9?104 。

除了聚氨脂的特征基团的吸收峰以外,1222cm-1和1174cm-1左右的吸收峰分别代表芳香族和PTMG中C%O%C的强吸收带,1538cm-1是苯环的特征吸收峰,2962~2868cm-1 处是PTMG中%CH2%的吸收带,1225cm-1 处的窄强峰是酯基的吸收谱带,加入聚醚 以后,1174cm-1附近的C%O%C的吸收峰强度略有增加。

3338cm-1 处出现较强的氨基吸收峰,说明大部分的氨基形成了缔合氢键。随着软段中聚醚含量的增加,1732cm-1附近代表游离%C=O的吸收峰峰强增加,而在1699~1702cm-1附近的参与形成氢键的羰基的吸收峰有减弱的趋势。

这些说明,聚氨酯氢键氨基与%C=O缔合形成氢键的数量减少,氨基与软段中的醚键缔合形成氢键的数量增多,即硬段内部形成的氢键含量相对较小,硬段与软段间形成的氢键较多。硬段之间的氢键可促进硬段的取向和有序排列,利于微相分离;硬段与软段之间的氢键会使硬段混杂于软段中,影响微相分离。因而合成的聚氨酯硬段的规整性降低,软硬段的相容性增大。

在PV分离中,由于软段相为小分子的渗透通道,其性质对分离性能有至关重要的影响,软段相单体的选择成为制备PU膜时考虑的首要问题。为了保证膜具有良好的渗透性,尽管长链多元醇的种类非常多,人们通常采用柔性较大、脂肪烃链段较长、不含苯环结构的单体,目前主要为端羟基聚丁二烯(HTPB)和聚酯(醚)多元醇。


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