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扩链剂的种类和用量对树脂性能的影响

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-2-17 16:38:56
通过马来酸酐与多元醇反应形成羧基酯多元醇,然后再与其他的单体如TDI280、交联剂以及扩链剂等反应,制备了含羧基的聚氨酯预聚体,将其分散于三乙醇胺的水溶液中,制备了水性聚氨酯(WPU),并对扩链剂的种类和用量对树脂性能的影响进行了研究,发现氨基扩链剂比羟基扩链剂更有利于提高树脂的力学性能,但是乳液的粒径比较大。

双酚A作扩链剂,不仅可以提高树脂的力学性能,而且可以提高树脂的玻璃化温度,拓宽内耗峰的宽度,改善树脂皮革态的温度范围,但是对乳液的粒径影响不大。

水性聚氨酯(WPU),运输和使用安全,成本低,特别适用于对有机溶剂敏感的地方,在涂料、粘合剂和皮革化工等领域的应用日益广泛,尤其是在皮革加工过程中的涂饰和修补日益受到人们的重视。

通过改变原材料的种类及其比例调整材料的力学性能,可以改善聚氨酯的真皮感。有的通过接枝共聚引入低玻璃化温度的聚合物如聚丙烯酸酯类增加聚氨酯的柔韧度,使其有一种软皮感[3];也有人通过增加硬段的比例增加树脂的硬度,使聚氨酯有硬皮感。本文针对扩链剂的种类和用量对树脂性能的影响进行了研究。

扩链剂的种类和用量对树脂性能的影响实验部分:原料;丁酮:分析纯,使用前经过高锰酸钾处理和无水硫酸镁干燥并重蒸;三乙醇胺:分析纯;双酚A:分析纯,使用前在干燥器内保存;乙二醇(EG):分析纯;乙醇胺(EOA):分析纯。

WPU的制备方法:首先将PPG21000与MAH于100℃反应2h,然后加入经过充分干燥并用干燥N2保护的四口烧瓶中,于室温下加入TDI280、交联剂和催化剂,升温至80℃反应0.5h后加入扩链剂(乙醇胺乙二醇或双酚A)再反应0.5h,加入丁酮稀释后在三乙醇胺的水溶液中乳化,24h后真空脱去丁酮溶剂。乳化条件:预聚体溶液的体积约为100mL。乳化容器为500mL圆底烧瓶,水溶液的体积为270mL,三乙醇胺的用量为羧基等当量的150%,搅拌叶片为烧瓶内径的50%,搅拌速度为200rmin。

粒径的观察。将少量的乳液用1%的三乙醇胺水溶液稀释以后,在SXS22型生物相差光学显微镜下,采用640倍和1600倍观察。

动态力学行为的研究。仪器:动态粘弹谱仪(RHEO2VIBRON,甲苯二异氰酸酯(TDI280):试剂级。聚丙二醇醚:分子量1000(PPG21000),工业品,使用前经过真空干燥;马来酸酐(MAH):分析纯,使用前于CaCl2干燥器内保存;催化剂:二月桂酸二丁基锡,化学纯;三羟甲基丙烷(TMOP):化学纯。



MDBA是4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷的商品名,是一种液体仲二胺, 由于其中每个氨基上的氢原子被一个仲丁基取代,在有限的空间里活泼氢原子和仲丁基的 结合产生了许多独特的性能,氨基部分形成了影响硬段的脲键,而丁基则起内增塑剂作用。 它与聚合物母体相连,既不会浸出,也不会析出。同时烷基增加了二胺的溶解性,使它几乎能与任何多元醇和多元胺混合。


实验条件:2150℃开始升温,速度2DDV2.2EA)。振动频率110Hz。

WPU涂膜应力应变行为的研究。将水性聚氨酯涂在聚丙烯制成的模板上,真空脱气泡后在室温下自然干燥。WPU成为透明树脂后,在60℃真空烘箱中干燥72h,得到厚度为1mm左右的水性聚氨酯涂膜,制成长度为3.0cm,宽度为0.7cm的样条,在WD210E型电子万能试验机上测试拉伸性能。拉伸速度为100mmmin。

WPU的制备原理。分散时,就会因酸碱反应形成亲水性的羧酸盐类,起到降低界面能的作用和促进预聚体的乳化及稳定乳液的作用。乳化后的预聚体就会因2NCO与H2O反应而扩链形成大分子的聚氨酯树脂。

本工作采用马来酸酐与过量的多元醇反应,使多元醇的部分羟基转化为酯基,同时引入羧基:

扩链剂对WPU乳胶粒粒径的影响。在不同乙醇胺,不同比例制备乳胶粒。一是胺本身可以促进2NCO与H2O反应,使得单体中的残留水分子起到扩链作用,增加了预聚体的粘度,不利于预聚体在水中的扩散;另一个原因是伯胺基团有可能同两个异氰酸酯基反应,使预聚体的分子量和粘度增加,降低了含羧基的预聚体向油水界面扩散的速度,影响其在水中的分散,所以随着扩链剂比例的增加,乳胶粒的粒径增大。

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4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)  http://www.yaruichemical.com