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聚氨酯预聚物扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-5-3 20:05:38
不同聚氨酯预聚物扩链剂的反应活性随活性基团的不同而有所差别,常用聚氨酯预聚物扩链剂活性顺序为:脂肪族胺>芳香族>伯醇>H2O>仲醇>酚。

聚氨酯预聚物扩链剂合成的聚氨酯的稳定性源于在疏水的分子链中引入了一定比例的亲水基团如阴离子基团羧基、磺酸基等;或阳离子基团季胺基团后产生的自乳化性能。

这意味着水性聚氨酯有着某种类似乳化剂的作用。实事上更进一步地,德国的Hans-Jürgen Adler等通过仔细调整亲水和亲油段的平衡,合成出特殊结构的聚氨酯预聚物大分子单体,该大分子单体有类似传统乳化剂的作用,并在共聚改性方面有其独特的作用。

如该聚氨酯大分子可用作多相聚合乳化剂,具有高效的稳定性能。与丙烯酸酯类单体共聚时可在亲油性单体液滴表面形成完整乳化层,聚合后的乳液颗粒具有完整的核壳结构。干燥后的涂层是连续完整的纳米级微相分离的膜。

水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(PUA)。丙烯酸酯聚合物的耐水性和耐光性优于PU,且其玻璃化温度和硬度有广泛的选择范围。

将PU和PA复合改性,优势互补,能得到各方面性能均十分理想的涂层。早期的复合方法为简单共混,发现复合后的涂层兼具两者的缺点。在WPU和PA间引入可交联的基团,效果也不理想。后期的工作集中在如何增强PU链段和PA链段间的相互作用或相容性、避免均相分离上。

PUA乳液种子聚合生成核壳法。先制备含亲水基团的聚氨酯,将其分散于水中作为种子,然后将丙烯酸酯单体在其水乳液中聚合成较稳定的复合树脂乳液。加入丙烯酸酯单体后,由于亲水—憎水效应,丙烯酸酯进入PU疏水的颗粒内部聚合。

形成了具有核—壳结构的PUA乳液。此法制得的涂料虽然可以少用或不用乳化剂,但在其水乳液中,除少部分PU胶粒上交联结合有PA分子链外,大部分仍以单纯PU和PA形式存在。为了弥补上述不足,常将这种核壳型复合体制成交联结构。

其中可分为壳体交联与核壳之间交联两类。壳体的交联是聚氨酯壳体的自交联,复合体的核壳间交联可通过在核与壳上分别引入不同官能团的单体完成不同类型的核壳交联。



理化指标:2,2-二羟甲基丙酸(扩链剂亲水剂DMPA)是一种无味,白色结晶,易溶于水、甲醇、二甲基甲酰胺等,难溶于丙酮、苯、甲苯等。。新戊基结构使它有良好的耐热性、耐水性和颜色稳定性,它既具有醇的性质,又具有羟酸化合物的性质结构又赋予它一些特殊用途。

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。



例如:在聚氨酯壳结构中引入丙烯酸羟乙酯,可以在核的丙烯酸酯自由基引发聚合时发生核壳间共聚交联,或在壳结构中引入肼基,可与成核单体的二丙酮丙烯酰胺的酮基发生肼酮反应,生成核壳间的另一种交联结构。

PUA互穿网络乳液聚合法。互穿聚合网络(IPN)是一种特殊的聚合物,其中组成至少有一类为交联结构,它是在分子水平上达到“强迫互溶”和“分子协同”的效果,比核壳聚合物的相容性更好。

PUA互穿网络的制备方法有:先制备含亲水基团的聚氨酯,将其分散于水中作为种子,再加入含有丙烯酸丙酯和双烯类单体的丙烯酸类单体进行乳液复合聚合,双烯类单体在聚合过程交联,制得IPN型胶乳或以丙烯酸酯单体混合液为溶剂,采用传统溶液聚合法制备聚氨酯溶液:然后再在水中将含PU的丙烯酸酯单体混合液在乳化剂、引发剂等助剂存在下进行乳液聚合,即得PUA-IPN乳液.这种方法的优点是不用有机溶剂,工艺简单,操作方便。

也可先分别制得带有官能团的PU乳液和PA乳液并将其混合,缩聚并同时交联,即得互穿网络弹性体PUA。

一般常用扩链剂为小分子二醇、二胺、醇胺、肼等,最常见常用扩链剂为丁二醇、己二醇,一缩乙二醇、乙二胺、丁二胺、二乙烯三胺、肼等。
PUA乳液共聚法。PU和PA的聚合机理有本质区别,PU逐步聚合,而PA一般采用自由基聚合。乳液共聚法最重要的特征是在PU预聚体端基或链段内处引入活性双键,加入的其它丙烯酸酯类单体,在自由基引发剂作用下可与该双键进行自由基聚合,形成键合的复合结构。


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