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水性聚氨酯交联扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-4-4 13:32:12
通过交联是提高水性聚氨酯性能,尤其是提高湿粘接强度和耐溶剂性能的重要途径。通常分为内交联和外交联。

①内交联。通过选择原料如采用三官能团的聚醚或聚酯多元醇或异氰酸酯,水性聚氨酯交联扩链剂可用二乙烯三胺、三乙烯四胺等,通过水性聚氨酯交联扩链剂制得部分支化和交联的聚氨酯乳液。

有的水性聚氨酯含可反应的官能团,如在聚氨酯分子结构中通过含环氧基多元醇组分引入环氧基团,经热处理形成交联的胶膜。通过水性聚氨酯交联扩链剂合成聚氨酯的内交联方法,会产生高粘度的预聚体,导致乳化困难,有可能得不到粒径细微的稳定乳液。因此,必须控制支化和交联度,否则在乳化预聚体时可能产生凝胶。

②外交联。外交联相当于双组分体系,即在使用前添加交联剂组分于水性聚氨酯主剂中,在成膜过程或成膜后加热产生化学反应,形成交联的胶膜,不是采用—NCO基团的交联点,而是靠线型聚氨酯水分散体中的羟基、羧基、胺基、氨基甲酸酯基及酰胺脲上的活泼氢,分别与各种交联剂进行化学反应,实现交联固化的反应。

与内交联相比,所得乳液性能好,并且可根据不同交联剂品种及用量,调节胶膜的性能,缺点是操作不方便。

水性聚氨酯的高性能化。随着人们对产品性能的要求提高,水性聚氨酯粘合剂的高性能化也是其今后发展的重要方向,可通过以下几方面得以实现。

调整原料的亲水成分亲水成分(羧基、磺酸基团、季胺的氮原子等)在树脂固体成分中所占的质量分数越大,则预聚体即固体树脂的亲水性程度越大,越易得到颗粒极其细微的乳液。

当含量达到某一程度,树脂完全溶于水,形成水溶液,亲水成分越多,乳液粒径越小,对贮存稳定越有利,但却不利于胶膜的耐水性,故一般在兼顾乳液稳定的前提下,控制亲水基团的含量尽可能低,或提高聚酯本身的耐水性,以长链二元酸及二元醇为原料(如己二酸等,有支链的二元醇或新戊二醇为原料也可提高聚酯的耐水性,聚醚的耐水解性好,有时也可以与聚酯并用。



4,4'-双仲丁氨基三苯基甲烷(MDBA)产品用途

4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可应用于硬泡、软泡、涂料、胶粘剂、密封剂、弹性体、典型的使用量为多元醇的1-5%。4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA还可应用于喷涂聚脲、及多种用于金属和混凝土修补的化合物。

软泡:大块泡沫 - 在标准的TDI和高回弹泡沫组合料中,加入3-5php的4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可以提高泡沫的拉伸强度、撕裂强度和承载性能,在多数情况下,这些优点在降低泡沫密度得以实现在聚酯泡沫中,同样比例的4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可以显著提高撕裂强度和承载性能,而不影响泡沫的其他性能。冷模塑泡沫 - 在商业应用中已经证实,加入1-2php的4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA 可降低密度、软化泡沫,从而使泡沫性能得以优化。还可以增强拉伸强度、撕裂强度和延伸率,缩短脱模时间。

硬泡:聚氨酯硬泡  – 在有水或无水硬泡体系中使用3-5php的4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA, 可明显提高泡沫的压缩强度及尺寸稳定性,同时降低易脆性,提高闭孔率,降低导热系数。聚异氰脲酸酯硬泡 - - 在系统中加入5php的4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可以提高压缩强度100%,在高比例水发泡或全水发泡中,尺寸稳定性显著改善。

涂料/胶粘剂/密封剂/弹性体:涂料 - - 4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可用于TDI和MDI的涂料的室温熟化.配合适当的催化剂共熟化剂,可以生产用于喷涂、浇铸法的组合料系统。用4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA作熟化剂的配方,可以提高粘着性和表面质量。

胶粘剂 - 4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA使得基层更好地润湿,熟化后的聚合物与涂敷的表面更好地粘着。硬弹性体- - 4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可用于MDI半预聚物的熟化,以生产一系列硬度高的弹性体。

软弹性体 – 使用4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA 作熟化剂可以延长釜中寿命,从而生产用作工业密封材料的软弹性体。


另外,向聚氨酯分子链中引入表面能低的硅氧烷链段或功能性氟单体,以增强水性聚氨酯的疏水性和耐玷污性。

调整预聚体的分子量。乳化前预聚体的分子量小,粘度低,有利于在水中的剪切分散。含羟基原料的羟基与二异氰酸酯的异氰酸酯基团的摩尔比NCO/OH影响预聚体的粘度及制品的性能。一般说来,NCO/OH越大,预聚体的粘度就越小,乳化时因水扩链或胺扩链而形成的脲键多,致使胶膜变硬,模量高。

调整多元醇的分子量 多元醇的分子量越大,所制成水性聚氨酯的胶膜越软;反之,分子量越小及官能团越多,胶膜越硬,耐水性越好。
虽然大多数水性聚氨酯产品可室温干燥固化,但通过适当的热处理,可提高胶膜的强度和耐水性。热处理能使热塑性聚氨酯的分子链段排列紧密,羟基和脲基、胺基进行反应而产生一定程度的支化和交联,从而提高内聚力和粘接强度;另一方面可使可交联型聚氨酯基团之间发生化学反应,形成交联结构,从而提高耐水性、耐热性。

与其他聚合物共聚或共混。在经过pH值调节或经过相容稳定处理后,可将水性聚氨酯与其他水性树脂如丙烯酸乳液、氯丁胶乳等共混,组成新的水性胶。

其中最重要的是水性聚氨酯改性丙烯酸酯,称为“第三代水性聚氨酯”,它结合了聚氨酯突出的力学性能与丙烯酸树脂较好的耐水性及耐化学品等性能,使材料的综合性能得到提高。目前采用的途径主要为在适当条件下,实施PU,PA树脂共混、共聚或接枝。

水性聚氨酯还可作为“种子聚合物”并作为高分子乳化剂,加入醋酸乙烯、丙烯酸酯、苯乙烯等不饱和单体,以过硫酸盐或烷基氢过氧化物为引发剂,进行乳液聚合,得到性能优良的水性树脂。

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