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聚氨酯(PU)用扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-3-9 15:56:14
聚氨酯(简称PU)是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等聚氨酯(PU)用扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。通过改变原料种类及组成,可以大幅度地改变产品形态及其性能,得到从柔软到坚硬的最终产品。

聚氨酯(PU)用扩链剂合成的聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体(聚氨酯弹性体主要又包含热塑性TPU和热固性―多以浇注工艺实现CPU)、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂层树脂、弹性纤维等,广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域。

1937年德国Otto Bayer教授首先发现多异氰酸酯与多元醇化合物进行加聚反应可制得聚氨酯,并以此为基础进入工业化应用,英美等国1945~1947年从德国获得聚氨酯树脂的制造技术于1950年相继开始工业化。

常采用提高涂膜的交联密度来改善乳液涂膜的耐水性。常用的交联方法有两种:一种是在合成PU预聚物时,加入官能度大于2的多羟基化合物,直接生成交联PU预聚物,将上述预聚物很好地分散在水中,并通过聚氨酯(PU)用扩链剂扩链形成大分子,最后形成乳液。这种方法也叫前交联法,缺点是易使预聚物黏度增大,较难分散在水中,影响乳液的稳定性。

当中和度在100% 一110% 时,水性聚氨酯胶膜的吸水率先逐渐降低,在中和度为100% 左右时达到最低值,随后吸水率则又呈升高的趋势。这可能是因为当中和度小于100 % 时,随着中和度的增大,乳液粒径减小,使成膜时粒子间堆砌紧密,分子链间由于不易滑动,活动能力下降,水分子较难由外向内渗透到胶膜中并在胶膜内部扩散,导致胶膜吸水率降低,耐水性提高。

当中和度大于100% 时,过量的中和剂分散水性于聚氨酷大分子中可能成为杂质,使乳胶粒在成膜时相互融合性差,胶膜致密性下降,水分子反而容易由外向内渗透,造成胶膜吸水率又上升,耐水性下降。因而胶膜的吸水率又呈现上升的趋势。综上所述,利用二甲氨基乙醇作为中和剂,中和度在90% 一100 % 比较适宜,而中和度为100 % 时乳液的综合性能较好。

以PTMEG2000和H12MDI为主要原料合成的水性聚氨酯具有良好的耐水性和耐溶剂性。

以三羟甲基丙烷单聚乙氧基甲醚为提供水性聚氨酯的非离子链段,从而减少DMPA的用量大大提高了非离子水分散聚氨酯粘合剂的耐水性、耐溶剂性。

交联剂(TMP)的引入,也能明显提高水性非离子聚氨酯粘合剂的耐水性和耐溶剂性。



4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)优点:

液体,安全易操作

釜中寿命长

毒性低-艾姆斯试验为阴性

流动性和附着性提高

湿度灵敏性低

可用于MDI预聚物的熟化

与多种多元醇共熟化剂和其他聚氨酯化学原料兼容

可用于室温熟化

硬泡: 增强压缩强度尺寸稳定性,降低易脆性,闭孔率高,导热系数低

TDI软泡: 低密度,高强度,高承载性

MDI软泡:低密度,低硬度,强度增强


中和度对提高水性非离子聚氨酯粘合剂的耐水性和耐溶剂性也有一定的影响。

水性聚氨酯具有良好的物理机械性能和优良的耐寒性,但是单一的水性聚氨酯乳液存在自稠性差,固含量低,乳胶膜的耐水性差,光泽性较差,机械强度不好,且成本较高,其应用受到了一定的限制。丙烯酸酯类乳液具有较好的耐水性、耐候性及优异的物理机械性能。

用丙烯酸酯类乳液对水性聚氨酯进行改性,可以把两者优异的性能有机地结合起来,从而使水性聚氨酯的性能得到明显改善,制备出高固含量、低成本、环保型的丙烯酸酯一聚氨酯树脂。

丙烯酸酯类化合物改性水性聚氨酯主要有物理共混法和合成共聚乳液两种方法。物理共混法是通过强力搅拌,将制备好的水性聚氨酯乳液和丙烯酸类乳液直接机械混合,得到呈现较强荧光的聚氨酯一丙烯酸共混型乳液,它是聚氨酯和丙烯酸乳液复合的最简单方法。

这种复合乳液在一定程度上兼有PU和PA的某些优异性能。但由于只是两种乳液的简单共混,PU 和PA乳液相容性并不理想,产品储存稳定性差。共聚乳液的制备方法主要有:(1)外加交联剂共聚;(2)种子乳液聚合法;(3)互穿聚合物网络聚合法;(4)不饱和单体聚合法等。

普通包装用聚氨酯胶粘剂在此高温下易水解,粘合强度降低,引起薄膜脱层。从应用环境和材料结构来分析,主要由以下原因引起:(1)胶粘剂耐高温性能差,大分子发生断链;(2)胶粘剂耐水性能差,发生水解;(3)胶粘剂软化点低,高温时软化造成粘接力下降,发生复合膜错位。 研制高温耐蒸煮型胶粘剂必须针对上述因素进行结构设计,才能达到预期的应用效果。

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