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亲水扩链剂二羟甲基丙酸胺化

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-3-6 15:25:43
水性聚氨酯预聚反应在聚合过程的前2h,亲水扩链剂二羟甲基丙酸胺化工艺的w(—NCO)%值比有机锡催化的w(—NCO)%值下降快,后半段则基本一致,而无催化剂工艺则需要延长近1倍的时间w(—NCO)%值才能达到理论值。

说明亲水扩链剂二羟甲基丙酸胺化后具有比有机锡更强的催化作用。这主要是因为DMPA经胺化后生成的铵盐对—NCO与—OH等活波氢具有催化作用,而且三乙胺添加量比有机锡催化剂大很多, 所以其具有更高的催化效率。亲水扩链剂二羟甲基丙酸胺化工艺在聚合过程中不需再加入催化剂和NMP溶剂,具有工艺简单, 环境友好的优点。

胺化工艺、催化工艺和无催化剂工艺制得的PUD乳液外观和固体含量相差不大,在乳液粒径及分布上有较大差异,如得到的胺化工艺与有机锡工艺PUD粒径相似,大于无催化剂工艺的PUD,但胺化工艺得到的PUD多分散性指数(PDI)为0.28,小于有机锡催化工艺的PDI(0.35);在黏度方面,胺化工艺制备的PUD的黏度最大,这可能是因为胺化工艺制备聚氨酯预聚体的反应过程中,三乙胺不仅催化—NCO与—OH的反应,还可能催化—NCO与氨基甲酸酯基的反应,生成一些具有支化结构的聚氨酯,增加了聚氨酯预聚体的乳化难度,得到的PUD黏度较高。

有机锡的催化工艺,可以抑制—NCO基团的副反应发生,生成线型聚氨酯预聚体,乳化容易, PUD黏度低。无催化剂工艺介于二者之间。胺化过程的水性聚氨酯涂膜在耐热水、耐醇、耐碱和贮存稳定性上与有机锡催化制得的基本一致,而在耐常温水性和耐氨水性能方面比有机锡催化工艺制得的聚氨酯性能更好。

特别是耐水性,胺化工艺的吸水率只有10.2%,远低于催化工艺的19.6%,具有优异的耐水性能,更能说明胺化工艺制备的PUD具有支化结构,有利于提高耐水性。无催化剂工艺介于二者之间。由此可见,胺化工艺可制得性能更加优异的PUD,且胺化工艺避免使用有机锡和NMP溶剂,工艺简单又环保。

PUD涂膜的红外光谱(FT-IR)分析采用傅里叶红外光谱仪(Perkin-Elmerspectrum-2000),乳液在铁片上成膜干燥 后进行测量,测定范围400~4000cm-1 。粒径测试(DLS)采用英国Malvern仪器公司生产的型号为ZSNanoS马尔文测试激光粒度分析仪,测试范围:0.6~6000nm,温度:25℃。



4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(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


黏度测定采用BrookfieldRVF型旋转黏度计,依照ASTMD2196—1986进行。耐水性、耐乙醇性和耐污性测试按照GB/T4893.1—2005测试;耐污性测试:将50g/L的NaHCO3溶液、墨水和陈醋滴在充分固化的涂膜上,一定时间后用自来水洗去,观察涂膜上的污渍痕迹。涂膜吸水率、吸醇率测试用浸泡法测定。

将样品涂布于聚四氟乙烯制成的模板上,在室温下放置7d,自然干燥成膜。将干燥薄膜制成60mm×60mm×1mm的试样,分别置于不同介质中进行吸介质性能测试。测试方法为:分别将涂膜置于去离子水中或95%的乙醇溶液中,其中吸水率浸泡7d,吸醇率浸泡24h,擦干表面水或乙醇后按式(1)测定涂膜的吸介质率(mA和mE),涂膜烘干后按(2)计算失质量率。

3种合成工艺的红外谱图基本一致,谱图中3528cm-1的羟基峰和2280~2270cm-1处的—NCO基峰均 消失,在3333cm-1和1550cm-1 处出现N—H的特征吸收峰, 表明—NCO基与羟基全部反应生成氨基甲酸酯基,1620~1560cm-1为羧酸盐的特征峰。红外光谱分析表明3种合成工艺均制得了阴离子水性聚氨酯。

近年来,PU发泡机新型交联剂和多官能团扩链剂的筛选与合成的研究相当活跃,已成为提高水性PU物理机械性能和耐水性能的主要途径之一。

采用DMPA胺化过程制备出了无有机锡、无NMP的水性聚氨酯分散体。实验表明,胺化制得的水性聚氨酯涂膜性能,特别是耐水性和耐氨水性能比有机锡催化工艺的PUD更加优异。

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