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水性聚氨酯合成中常用的扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-3-20 21:26:18
随着我国环保法规的日趋完善和人们环保意识的不断深化,环保型化工产品的开发及应用逐渐受到人们的重视。

水性聚氨酯以水为基本介质,具有不污染环境、节能等优点,正逐渐作为溶剂型聚氨酯的替代产品在很多场合被广泛应用。

通过查阅国内外有关文献资料,综述了水性聚氨酯的发展概况、原料、制备方法,阐述了水性聚氨酯合成中常用的扩链剂

扩链剂的选择。扩链剂是指含两个官能团的化合物。水性聚氨酯合成中常用的扩链剂类型是小分子二元醇、二元胺、乙醇胺等,在聚氨酯合成中,一般通过与端-NCO聚氨酯预聚体进行扩链反应而生成线型高分子。

在水性聚氨酯合成中常用的扩链剂有2,2’-二羟甲基丙酸(DMPA)等含羧酸的扩链剂,乙二胺基乙磺酸钠、1,4-丁二醇-2-磺酸钠及其衍生物等磺酸盐型扩链剂,N-甲基二乙醇胺等等。

水性聚氨酯是指聚氨酯溶解在水里或分散于水中而形成的一种聚氨酯乳液。20世纪60年代以来,溶剂型聚氨酯得到了广泛的使用,然而有机溶剂使用时造成空气污染,具有或多或少的毒性,近年来,人们环保意识不断增强,这促进了水性聚氨酯材料的开发。

水性聚氨酯以水为基本介质,具有不污染环境、节能、操作加工方便等优点,已受到人们的重视。 早在1943年西德就成功地研制出了水性聚氨酯。

在20世纪50年代有少量水性聚氨酯的研制,如1953年DuPont公司的研究人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水,用二元胺扩链,合成了聚氨酯乳液。

20世纪70~80年代,美、德、日等国家的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为生产和应用,有多种牌号的水性聚氨酯产品供应。早期的水性聚氨酯乳液采用外加乳化剂、强制乳化而成,因乳化剂用量大、反应时间长以及乳液颗粒较粗而导致储存稳定性差、 胶层物理机械性能不好等缺点。

我国水性聚氨酯的研制工作始于20世纪70年代,80年代后,水性聚氨酯的研制更加活跃,许多单位相继开展了研制工作,也有大量产品被开发,主要用途是涂料、皮革涂饰剂等,近些年来,随着应用需求的扩大,水性聚氨酯的开发仍然是国内热门的开发领域。



4,4'-双仲丁氨基三苯基甲烷(MDBA)

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水性聚氨酯的研制。原料的选择。水性聚氨酯是由多异氰酸酯和端羟基化合物先通过逐步加聚反应合成预聚物,然后通过扩链剂引入亲水基或外加乳化剂而使其溶于或分散于水中的。

端羟基化合物的选择。水性聚氨酯制备常用的端羟基化合物以低聚物多元醇为主,其中又以聚醚二醇和聚酯二醇居多,有时还使用聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等低聚物多元醇。

制备水性聚氨酯常用的多异氰酸酯主要为二 异氰酸酯,有甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)等芳香族二异氰酸酯,以及异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、亚甲基-二环己基-4,4-二异氰酸酯(HMDI)等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。

脂肪族、脂环族二异氰酸酯制成的聚氨酯,耐水解性比芳香族二异氰酸酯制成的聚氨酯好,且强度高,因而产品的贮存稳定性好。国外高品质的聚酯型水性聚氨酯一般采用脂肪族、脂环族二异氰酸酯制成,而我国受原料品种及价格限制,大多数使用TDI为原料。

催化剂的选择。在聚氨酯的合成中,为了缩短反应时间,提高生产效率,一般都需要用催化剂。常用的主要有叔胺(包括其季铵盐类)和有机金属化合物两大类,此外,有些无机盐化合物、有机膦氧化合物等也可作为特殊的聚氨酯催化剂。

选择适用于聚氨酯的催化剂,不仅要考虑催化剂的催化活性、稳定性、选择性,还要考虑物理状态、操作方便性、毒性等因素。常用的有二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、辛酸亚锡、三亚乙基二胺、三乙醇胺、三乙胺等,后两种活性较小,常和其他催化剂并用。

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