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偶氮型阴离子扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-7-22 11:15:38
本文介绍偶氮型阴离子扩链剂

采用偶氮型阴离子扩链剂为原料,部分或全部替代常用亲水扩链剂,也可部分或全部取代其它的小分子扩链剂制备有色偶氮型阴离子水性聚氨酯。

制备的阴离子偶氮型水性聚氨酯,由于使用的偶氮型阴离子扩链剂除含有叔胺结构外,还含有两个磺酸或羧酸基团,本身可以自成盐,亲水性更强,偶氮发色团和亲水基团的增加呈线性关系,不会相互限制。所以,不会导致传统缩聚方法引起的聚氨酯体系中亲水基团、小分子二元醇投料受很大限制或减少的问题,偶氮二元醇在水性聚氨酯中非水性非溶剂性物质中含量可达到20.87wt%。

在生产过程中减少了生产偶氮型水性聚氨酯的工序,而且阴离子偶氮亲水扩链剂在形成有色水性聚氨酯乳液时由于偶氮发色团已化学键入到聚氨酯分子链中,与常规将小分子染料或颜料直接混入聚氨酯本体的材料相比,本发明制备的聚氨酯乳液经脱水后形成的聚氨酯材料偶氮发色团分布均匀,成膜后不会出现表面掉色、发花等现象,偶氮功能特性可持久保持。

使用磺酸型偶氮亲水扩链剂可制备水性聚氨酯亲水单体用量少、高固含量、耐酸碱性好的有色水性聚氨酯;使用羧酸型偶氮亲水扩链剂制备的偶氮型水性聚氨酯乳液稳定,耐水性好,磺酸型与磺酸型偶氮亲水扩链剂混合制得的材料兼具磺酸型和羧酸型水性聚氨酯的某些优点。

偶氮型水性聚氨酯由于偶氮生色团位于聚氨酯分子链侧链,自乳化过程中,具有强亲水性磺酸盐或羧酸盐结构的偶氮单体单元分布在乳球粒子表面形成稳定的双电层结构,在较低能量(6mW/cm2)激发下即可发生可逆的顺-反异构构型变化(异构化效率可达100%)。



4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,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


偶氮型水性聚氨酯由于偶氮生色团位于聚氨酯分子链侧链,具有强亲水性磺酸盐或羧酸盐结构的偶氮单体单元分布在乳球粒子表面形成稳定的双电层结构,可以作为紫外光、热响应的纳米载体,通过刺激响应改变聚氨酯的粒径大小(该双电层结构具有细密的微孔,可以通过调节粒径大小控制微孔大小),对载体内部的负载物进行控制释放等,大大扩展了偶氮聚氨酯的应用范围。

磺酸盐型水性聚氨酯的亲水基团为强酸 强碱盐,离子化强度比较高,这就增强了乳胶粒子“双电层”的§电位,在乳胶粒子间形成较强的静电排斥力,阻止乳胶粒的凝聚,较易得到高固含量(>50%)的水性聚氨酯。

二羟甲基丙酸合成的羧酸盐型水性聚氨酯相比于磺酸盐型水性聚氨酯来说,其亲水性较差、硬段含量较高,难以满足诸如高耐水性、高柔软性、高固含量等要求,而磺酸盐型水性聚氨酯则更易得 到高固含量的产品,可适用的pH值范围较宽(pH值为5~8),并具有较好的初黏度、耐水及耐热性。

水性聚氨酯的合成中,扩链剂起着很重要的作用,各种亲水单体的开发研究也越来越多。二羟甲基丙酸(DMPA)是一种很好的羧酸型亲水扩链剂,在市场上的应用很广泛,但由于其自身的一些特点,导致在合成过程中产生一些亟待解决的问题,但就目前来说,DMPA还是一种效果很好的亲水扩链剂。在以后的发展中,可以通过改性来克服其性能上的缺点,当然也要寻找更经济更有效的亲水扩链剂。

磺酸型水性聚氨酯能够显著地提高聚氨酯的固含量,在扩链剂上引入磺酸基,进而将磺酸基引入到聚氨酯大分子链上,能使其亲水性更好,各方面的性能均有提高。目前国内大多采用的扩链剂是羧酸型的,而磺酸型扩链剂与羧酸型扩链剂对比来看,其电离度更高、热稳定性更好,而且种类比较多,磺酸型WPU在各个方面的性能上也都是优于羧酸型WPU的。

侯薇等研究了亲水扩链剂2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)的合成工艺,以甲醛和丁醛作为主要原料,在NaOH/Na2CO3作催化剂的条件下,再以H2O2氧化制得DMBA,并以此为扩链剂合成出了一种水性聚氨酯。与以DMPA为亲水扩链剂合成的水性聚氨酯的涂膜进行了对比。

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