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水合联氨扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-4-29 15:18:28
采用Mastersize2000激光散射粒径仪测定PU、PA以及PA改性PU乳液的粒径。当水合联氨扩链剂扩链的PU和PA共混时,所得到的丙烯酸共混改性聚氨酯的粒径增大不是很明显,PU与PA胶粒之间的聚结比较少,其中由水合联氨扩链剂扩链的PU进行PA改性后的粒径比用乙二胺扩链的体系的粒径要大一些。

这可能是由于水合联氨扩链剂含有水合联氨结构的化合物或其衍生物与含有羰基结构(如丙烯酰胺或双乙酮丙烯酰胺等)在共混成膜过程中生成化学键,使PU和PA之间具有更好的相容性,胶粒与胶粒之间聚结程度比用乙二胺扩链所制得的丙烯酸改性后聚氨酯(PUA)的聚结程度大。

乳液聚合反应丙烯酸改性水性聚氨酯乳液的粒径比丙烯酸共混改性水性聚氨酯的粒径要大,粒径增大比较明显。接枝聚合反应过程中,反应前后乳液粒子增大不是十分明显,粒子粒径分布比较窄,这样粒子与粒子的相容性好,没有发生团聚现象。

聚丙烯酸酯(PA)、聚氨酯(PU)以及PUA的傅里叶变换红外光谱图。2960cm-1是C-H键的吸收峰,PU光谱图在2868cm-1左右分裂成2个吸收峰,这是C-C双键所表现出来的特征 峰,通过聚合反应后PUA中不出现分裂现象,说明PU中CC双键与丙烯酸单体进行了自由基聚合。在1700cm-1 左右有很强的酯基(即羰基)特征吸收峰。

其中PU和PUA中在1540cm-1左右有NH的吸收峰,而在PA中没有该吸收峰,说明在聚氨酯形成过程中,生成了脲键基团。PU和PUA在3333cm-1 有NH吸收峰,说明形成了大量的氨酯键,这是由NCO基团与水或扩链剂形成氨酯或脲键所表现出来的吸收峰。

由上述说明用丙烯酸羟乙酯进行聚氨酯封端后进行丙烯酸酯乳液合成后,PA接枝到PU链段中形成接枝型PUA体系。



中文名称:2,2-二羟甲基丁酸

中文同义词:扩链剂亲水剂DMBA,2,2-二羟甲基丁酸;2,2-双(羟甲基)丁酸;二羟甲基丁酸;双羟甲基丁酸;二羟甲基丁酸(DMBA);2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)

英文名称:2,2-Bis(hydroxymethyl)butyric acid

英文同义词:2,2-Dimethylolbutyric Acid;2,2-Bis(Hydroxymethyl)Butyric Acid;2,2-Bis(Hydroxymethyl)-N-Butyric Acid;2,2-Bis(Hydroxymethyl)Butanoic Acid;Dimethylolbutanoicacid(Dmba);Dimethylolbutanoicacid;

CAS号:10097-02-6    EINECS号:424-090-1

分子式:C6H12O4  分子量:148.16

物化性质:外观为白色晶体,熔点108-115 °C ,可溶于水、甲醇、丙酮等。

2,2-二羟甲基丁酸(扩链剂亲水剂DMBA)用途:DMBA是带有两个活性的羟甲基团的新戊基羧酸,因此可以被用作合成水性高分子体系,可广泛用于水溶性聚氨酯、聚酯、环氧树脂等方面。DMBA在不同溶剂中具有比DMPA更好的溶解性能,因此可以使工作效率得到很大的改善。

DMBA被视为水性聚氨酯用新一代绿色环保型扩链剂和内乳化剂,生产水性聚氨酯胶黏剂,无需使用有机溶剂,有机残留物为零。不存在使用DMPA熔点高、溶解慢、反应时间长、能耗高、产品性能差、需要加入有机溶剂、溶剂残留量大等问题。还可用于水性环氧树脂、聚酯等胶黏剂的制造。目前水性聚氨酯、水性树脂、水性胶粘剂、水性涂料等水性产品多用途改性助剂(亲水扩链剂),作为单体,改性过程中,二羟甲基丁酸(DMBA)无需添加任何有机溶剂(以水代替),生产工艺更加简单,性能稳定,.其中二羟甲基丙酸(DMPA)以优越的性价比使得其在水性领域应用较为普遍!



2#、3#、4#、6#薄膜都是由丙烯酸改性水性聚氨酯颗粒与颗粒相互连接而形成的薄膜。其中2#、3#薄膜为半透明的,乳胶膜表面不平整,凹凸不平,粒子与粒子之间堆积不够紧密。从4#、5#样品的乳胶膜的SEM照片上看,该乳胶膜粒子与粒子之间堆积相对比较紧密,表面平整,说明通过乳液聚合,丙烯酸与聚氨酯之间的微相分离相对较小,PU与PA的相容性和共混程度提高。

6#薄膜粒子比2#、3#、4#的粒子要大,颗粒的粒径大小比较均匀。1# 、5# 薄膜的表面形貌要比其他薄膜平整得 多,其中5#乳胶膜的表面形貌是最好的,整个乳胶膜成为一个整体,观察不到乳胶粒子的颗粒形貌。

从乳液粒子的粒径大小、乳胶膜的透明性以及胶膜的SEM分析,得出:用丙烯酸与聚氨酯共混,如丙烯酸中含有活性反应基团羰基(如丙烯酰胺或双乙酮丙烯酰胺等)聚氨酯中含有水合联氨或其衍生物结构的化合物封端结构,所得丙烯酸改性水性聚氨酯的粒径要比不含反应活性基团的聚丙烯酸与水性聚氨酯混合体系要小,所得到的薄膜的平整度和薄膜中颗粒与颗粒的聚结程度也比不含活性基团的共混体系要好,这可能是含有活性反应基团的PU和PA两者链与链之间能发生化学反应,能一定程度地提高聚氨酯的性能。

通过共混改性PU和PA两者之间的相容性和共混程度是有限的,所形成的乳胶膜为半透明状态,性能提高不是十分明显。为了充分发挥两者的优点,只有寻求更为可行的改性方法。当丙烯酸酯单体以PU为种子乳液进行乳液聚合时,在聚合反应过程中,丙烯酸能溶胀到聚氨酯颗粒内部进行自由基聚合反应。

因此,通过种子乳液聚合反应,聚氨酯和丙烯酸的相容性和共混程度能明显地提高,薄膜中乳胶颗粒与颗粒之间堆积紧密,所得到的PUA薄膜为透明的,薄膜表面平整光滑,当聚氨酯和丙烯酸中含有活性反应基团时,所得到的PUA薄膜表面看不到颗粒的形貌,整个薄膜的颗粒连为一体。


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