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聚氨酯(PU)乳液扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-5-4 16:30:12
首先制得溶解在非极性或弱极性溶剂中的相对分子量较低的含2%~5%游离NCO基的聚合物,然后通过很强的机械搅拌作用,将此聚合物乳化在含有乳化剂的水溶液中,再加入聚氨酯(PU)乳液扩链剂进行扩链,通过聚氨酯(PU)乳液扩链剂合成,得到含有乳化剂的PU乳液。

聚氨酯(polyurethane,PU)作为一种新兴的皮革涂饰材料,已经在制革整饰领域里应用开来,并越发受到人们的重视,特别是水性聚氨酯涂饰剂。

聚氨酯又称聚氨基甲酸酯,它是由二元或多元异氰酸酯与二元或多元羟基化合物作用而成的高分子化合物的总称。PU所成薄膜柔软平滑,光泽宜人,并具有耐摩擦、耐曲折、耐老化、耐热、耐寒及抗溶剂等优良性能,是皮革涂饰剂最理想的成膜物质之一。

水性聚氨酯皮革涂饰剂为水可稀释的聚氨酯乳液,其分类方法较多。根据所用原料,按聚合物多元醇可分为聚酯型和聚醚型;按多异氰酸酯类型可分为芳香族和脂肪族水性聚氨酯。

按制备方法可分为自乳化型和外乳化型(使用乳化剂);自乳化型中按引入的亲水基团可分为阴离子型、阳离子型、非离子型及两性离子型等。

水性PU的分类 根据PU水分散体的制备方法的不同,水性PU又可分为乳液型PU和水溶型PU两类。

乳液型PU 通常将含有乳化剂PU水分散体称为乳液型PU,或称之为外乳化型PU。它是利用外加乳化剂的方法,在高剪切力的作用下,将PU树脂分散于水中制得,根据所选用的乳化剂的不同类型,乳液型PU又可分为阴离子型、阳离子型和非离子型PU。

水溶型PU 通常将不含乳化剂的聚氨酯水分散体称为水溶型PU,水溶型PU可通过??内乳化法而制得,所以又称之为自乳化型PU。它是在疏水链的PU主链上引入亲水基,使其在没有外加乳化剂和高剪切力的作用下能够自发地分散于水中。

根据引入亲水基团所带的电荷,又可将自乳化型PU分为阳离子型、阴离子型、非离子型以及两性型。

其中常见的多羟基化合物有聚酯和聚醚两种。聚酯是二元酸与二元醇(或多元醇)的酯化聚合物(缩合物),一般的相对分子量为400~2000左右,有线型和体型聚酯两类。体型聚酯具有支链,其支链多少与制成的PU薄膜的软硬度有关。



中文名:2,2-二羟甲基丙酸(扩链剂亲水剂DMPA);二羟甲基丙酸,

英文名:2,2-Dimethylol Propionic Acid;DMPA
 
中文别名:α,α-双羟甲基丙酸,

分子式:C5H10O4

分子量:134.13

C  A  S 号:4767-03-7

2,2-二羟甲基丙酸(扩链剂亲水剂DMPA)用途:DMPA是一种既有羟基又有羧基基团, 多功能受阻的二元醇分子,自由酸基团在与碱中和后,能积极提高树脂的水溶性或分散性能;引入极性基团,改进涂料的附着力和合成纤维的染色性能;增加镀膜的碱溶性。DMPA是一种多用途的有机原料。本产品在水性聚氨酯制造中既是扩链剂,又能使聚氨酯获得自乳化性能,可制成稳定性优良的自乳化性水性聚氨酯;还用于制备聚氨酯水乳液型皮革涂饰剂,是传统的水乳性聚丙烯酸酯皮革涂饰剂的升级换代产品;用作改进聚酯树脂的添加剤;用作制造光敏树脂和液晶的原料;用于环氧酯涂料、聚氨酯弹性体及粉末涂料;用于制造磁性记录材料及其粘合剂,以生产录音磁带、录像磁带、计算机磁带、数据记录磁带和磁卡等。



一般聚酯的支链越多,所得薄膜就越硬,减少聚酯的支链,则所得的薄膜较软。聚醚是由环氧乙烷或环氧丙烷在多元醇等含活泼氢的引发剂存在下生成的均聚物。

研究表明,聚醚分子中有4个官能团时,制成的PU薄膜性能较硬,低于3个官能团时,所得的PU薄膜性能较软,且聚醚较聚酯型的PU水解稳定性好,但机械性能不如聚酯型的,这是由于醚键分子链空间位阻较小,柔软性好,做填充树脂较好。

制备原理及方法 PU分为水溶液、水分散液和水乳液。三者之间的区别在于PU大分子在水中的分散形态的不同,并没有不可逾越的界限。其制备方法一般可分为外乳化法和内乳化法。

选取制成适当分子质量的PU预聚体或其溶液,然后加入乳化剂,在剧烈搅拌下强制性地将其分散于水中,制成PU乳液或分散体。预聚体的黏度愈低,愈易于乳化,加入少量可溶于水的有机溶剂也有益于乳化。

其中最好的方法是在乳化剂存在下将预聚体和水混合,冷却到5摄氏度左右,然后在均化器中使之分散成乳液。

由于此法制得的PU乳液中的大部分链端-NCO基团,在相当长的时间内保持稳定,且-NCO基团与氨基的反应比水的反应快了一个数量级,因此外乳化法在多数情况下可在水中进行扩链(常用二胺类聚氨酯(PU)乳液扩链剂),以生成高分子质量的聚氨酯-聚脲乳液。

乳液型PU有很好的成膜能力,在成膜过程中,水分被排除后,PU分子链之间及其离子基团之间呈现很有规律的排布,不但存在氢键,还产生静电作用。结果便形成极其牢固的、有弹性的、对水的作用稳定的薄膜,对革面有强的粘结力。


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