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扩链剂甲苯二异氰酸酯(TDI)

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-8-3 16:09:13
本文介绍扩链剂甲苯二异氰酸酯(TDI)

在聚乳酸(PLA)/自制抗菌母料(AMB)纳米复合材料中添加扩链剂甲苯二异氰酸酯(TDI),研究了TDI含量对纳米复合材料抗菌性能和力学性能的影响。结果表明,TDI质量分数在0~2.5%范围内,随着扩链剂甲苯二异氰酸酯(TDI)含量的增加,复合材料对大肠杆菌的抗菌性能逐渐轻微减弱,但仍为强抗菌材料;拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲强度逐渐增加,断裂伸长率先增加后减小。

当扩链剂甲苯二异氰酸酯(TDI)质量分数为2.5%时,复合材料的综合性能最好,与PLA/AMB相比,其拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度和弯曲强度分别提高了7.9%,147.6%,29.4%和22.0%,抗菌率为99.1%,仍为强抗菌材料。 

DMPA用量对分散体稳定性的影响。研究发现,随着亲水基含量的增大,分散体粒径减小,Zeta电位绝对值增大,两者提高了分散体的贮存、离心和稀释稳定性。这是因为当PU大分子中亲水基团含量不足时,抵抗大分子团聚的双电层较弱,Zeta电位较低,使分散体的粒径比较大,外观乳白浑浊;当DMPA用量增大时,PU大分子中亲水基团含量增大,Zeta电位增大,则分散体粒径减小,其贮存、稀释、离心稳定性增强。

亲水性扩链剂对产品性能的影响:DMPA的加入方式对分散体系的影响。用聚醚型聚氨酯为目标产物,研究了一步法和两步法加入DMPA的方式对分散体系的影响。结果发现:二步法合成的乳液外观比一步法好,其乳液粒径小,但一步法的力学性能要优于二步法。

这是因为DMPA与TDI的反应活性较聚醚多元醇大,采用一步法加料,DMPA优先于TDI反应,形成了较长的硬段及比较密集的亲水基团序列,使得分子链间含亲水基团的硬段之间的静电力和氢键作用加强,导致硬段过度密集,水分子难以融入硬段区域中;另一方面,离子的聚集度加强而软硬段相分离,使得涂膜具有良好的力学性能。



4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA)

MDBA是4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷的商品名,也可以叫做Unilink4200,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。


二步法中聚醚先于TDI形成软硬段嵌段共聚物,之后加入的亲水性的离子基团被长的聚醚分子间隔地分布在分子链中,优于分子链中规则地分布着大量的亲水基团,使得分子整体的亲水性提高,粒径减小,因此乳液外观较一步法好。

亲水性扩链剂对产品性能的影响:DMPA对涂膜机械性能的影响。研究发现,随着DMPA含量的增加,涂膜的拉伸强度和剪切强度提高,断裂伸长率降低。这是由于PUA分子为软硬段嵌段共聚物,其中氨基甲酸酯键(或有少量脲键)构成硬段,多元醇构成软段,软硬段比例直接决定了其力学性能。

小分子亲水扩链剂含量的增加,使得分子结构中硬段比例提高,分子内库伦力和氢键作用增强,从而导致拉伸强度和机械强度提高,而断裂伸长率降低。

亲水性扩链剂对产品性能的影响:DMPA对相转化行为的影响。与其他体系的相反转一样,水性聚氨酯预聚物的加水乳化过程也要经历从W/O到O/W的转变过程。
研究发现,随着DMPA含量的增加,体系的相转变点后延,因为DMPA含量增加,硬段比例增大,随着体系离子化程度的提高,软硬段间的极性差异增大,造成体系的相分离程度提高,同时微粒子点阵密度增加,需要更多的水才能使之完全解聚集,虽然,提高DMPA含量,可以改善乳液外观,提高涂膜力学性能等,但过高的含量不仅使耐水性变差,而且将导致相转变点后延,从而使乳化过程需要更多的水,而固含量大大降低。

聚氨酯弹性体预聚体,通常分为低聚物多元醇/TDI体系和低聚物多元醇/MDI体系两大类。前者一般用二胺作扩链剂,最常用的是(4,4甲撑双(邻一氯苯胺)MOCA。由于MOCA在动物实验中发现有致癌之嫌,因此,为了寻找其代用品,许多国内外工作者进行了大量的研究,而研究最多的是用各种屏蔽的二胺代替MOCA,并对弹性体的性能进行了研究和比较。后者则一般用二醇扩链,最常用的是1,4丁二醇和氢醌(双1,4羟乙基)醚(HQEE)。

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