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扩链剂改变聚氨酯耐水性

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-5-14 15:50:46
水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系,也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂,无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。本文介绍扩链剂改变聚氨酯耐水性的能力。

扩链剂改变聚氨酯耐水性实验中2号试样乳胶膜的吸水率比1号试样的小,可能是由于1号试样用deg作为扩链剂时,所含—o-较多的原因所致。扩链剂改变聚氨酯耐水性实验发现,所含—o-较多时,一方面由于—o-与水分子有氢键作用,可以与水结合,另一方面由于—o-较为柔顺,增大了分子链与水的接触机会,从而使其吸水率较大。

2号试样由于用含有刚性憎水基团苯环的bpa取代了部分deg,且bpa分子结构对称,有利于乳液在成膜过程中结晶,从而使得其吸水率较小。对于两个试样而言,最初影响其乳胶膜吸水率的关键因素是可以直接与水接触的强亲水基团和可以形成氢键的弱亲水基团。在强亲水基团含量相同的情况下,由于1号试样含有的—o-较多,所以其吸水率也较大。

扩链剂改变聚氨酯耐水性实验中2号试样中用bpa取代部分deg,也就是在wbpu分子中引入了结构对称的刚性链段,容易结晶,限制了pu分子链的运动;1号试样则不同,柔性链段较多,分子链容易运动。从这一点上来看,2号试样的吸水率受强亲水基团—cooh的影响最大,分子链运动对其影响很小;1号试样受两个因素的影响基本相当。从这两个试样的吸水率来看前期的吸水率主要受强亲水基团影响,后期的吸水率主要由分子链的运动影响。

从两种扩链剂的结构来看,在最初吸水率的影响下,聚合物大分子处于溶胀状态,在这种状态下,有柔性链段的分子运动能力增强,对于1号试样形成的乳胶膜来说,由于分子链的运动能力增强,使最初与水不能直接接触的弱亲水性基团在分子链运动的情况下可以与水接触,从而使其吸水率进一步增大。

由于1号试样的弱亲水性基团的含量较大,所以在后期对乳胶膜的吸水率影响较大,成为对乳胶膜后期吸水率影响的一个关键因素。这就是1号试样乳胶膜的吸水率一直持续增大,而2号试样乳胶膜吸水率在48h后就基本趋于饱和的原因所在(1号试样吸水溶胀之后的体积要明显的大于2号试样)。



甲基环己二胺(脂环胺类固化剂扩链剂HTDA)是一种带侧甲基的脂环胺单体,是一支新型的脂环胺类环氧树脂固化剂。

该产品可单独用作固化剂,还可与其他普通环氧固化剂(如:脂肪胺,脂环胺、芳香胺、酸酐等)或通用促进剂(如:叔胺、咪唑)混合使用,在宽广的温度范围类固化环氧树脂,适用于复合材料、涂料、胶粘剂和地坪等领域;可用于聚酰胺、聚酰亚胺等有机合成;可用于聚氨酯做胺类扩链剂,与异氰酸酯基形成脲键,提高产品的综合性能。



就防水性来说,1号试样中乳胶膜的这种结构也将不利于防水,因为当这些含量较多的弱亲水基团充分亲水趋于饱和时,可能在乳胶膜中由这些亲水基团形成毛细管,使水能够顺利地通过。而2号试样乳胶膜中由于疏水性苯环的存在则不存在这个问题。

同样,1号试样在刚乳化完时,试验所测的乳液粒径比放置一段时间后乳液粒径将会大很多,而2号试样的乳液粒径变化则不大。因为乳化过程中可能只是强亲水基团形成了乳化中心,弱亲水基团还未形成亲水中心。放置一段时间后,由于分子运动的原因,一方面聚合物分子在水中运动,使弱亲水基团更多地暴露在水中,与水分子充分接触;另一方面是水分子的运动,水分子慢慢地渗入到聚合物分子所形成的无规线团中。在这两者共同运动的作用下,使弱亲水基团和水分子以氢键的作用相互作用,形成更多的亲水中心,有利于乳液的稳定性,但是乳液黏度将会增大。同时,如果将乳液液滴看成是固相的话,如果其溶胀体积过大,将会不利于乳液的稳定性。具体情况还有待于进一步研究说明。

酸、碱处理后力学性能的变化:酸、碱处理后乳胶膜的力学性能保持率是衡量聚氨酯防水涂料的一个重要标准。

经酸、碱处理后,2号乳胶膜的延伸率比1号低,拉伸强度比1号高。但是2号经酸、碱处理后的延伸率和拉伸强度都能满足80%保持率的要求。

由于扩链剂bpa中含有刚性憎水基团苯环,而deg中含有柔性亲水基团—o-,所以2号试样乳液的平均粒径比1号试样的大,分布宽;2号乳胶膜比1号的吸水率小,且在48h后已基本趋于饱和;拉伸强度高,延伸率低;而且2号经酸、碱处理后的拉伸强度和延伸率都能满足聚氨酯涂料标准的要求。在此基础上制得的水性聚氨酯涂料的拉伸强度为9.09mpa,延伸率为453%;酸、碱处理后的拉伸强度和延伸率分别为7.41mpa、8.36mpa和479%、429%。



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