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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:2017-8-31 22:50:07
本文介绍水性聚氨酯交联扩链剂

以乙酰丙酮(ACA)、环氧氯丙烷(ECH)为原料,通过氯代烃的亲核取代及环氧的水解开环反应合成了5,6-二羟基-2-己酮(DHO),探索了合成DHO的适宜条件及分离提纯的方法;采用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振光谱(NMR)、高分辨质谱(HRMS)等方法表征了DHO的结构并测定了DHO的相对分子质量及元素组成。

水性聚氨酯交联扩链剂实验结果表明:亲核取代反应以乙醇为溶剂,乙醇钠为催化剂,60℃恒温反应15小时,得中间产物5,6-环氧-2-己酮(EHO),收率34.2%,继续精馏得5-(乙酰氧基)-6-羟基-2-己酮,收率29.68%,EHO的环氧水解开环反应,以高氯酸为催化剂,90℃恒温反应8h,DHO收率69.5%;5-(乙酰氧基)-6-羟基-2-己酮在以NaOH为催化剂、80℃反应8h,得到收率为50.4%的DHO。

采用制备液相分离,可以得到纯度为95.96%的DHO。实验中通过紫外检测跟踪了ACA与ECH的亲核取代反应过程,确定了ACA主要是以酮式ACA—的形式与ECH发生亲核取代反应。

本实验合成的DHO含有双羟基及酮羰基,可作为水性聚氨酯酮肼交联改性的交联扩链剂使用,其结构中不含叔胺基团且分子量小,从而避免了叔氮对氨酯键的催化作用,所得预聚体也较易分散于水中。

实验以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚210、聚醚220、二羟甲基丙酸(DMPA)、乙二醇、DHO为主要原料,三乙胺为中和剂,二乙烯三胺为扩链剂,经预聚体法合成了一系列不同DHO含量的聚氨酯水分散体,并对交联改性前后胶膜的耐水性、耐甲苯性、拉伸强度、断裂伸长率及凝胶含量等做了测试研究。

水性聚氨酯交联扩链剂实验结果表明当NCO/OH=1.316,COO—含量为2.04%,交联扩链剂含量为7%时,交联后胶膜的吸水率比交联前降低了68.13%,吸甲苯率下降了50.97%,拉伸强度提高了6.211MPa,断裂伸长率下降了138.32%,凝胶含量提高了3.78%。

聚氨酯在材料工业中占有重要的地位,产品具有低温柔顺性好、抗冲击性高、耐辐射、回弹范围广、粘结性好等诸多优良性能,用途广泛。与传统塑料、橡胶,甚至金属相比,具有明显的性能优势,随着经济发展和消费升级,将逐渐成为传统材料的理想替代品。

聚氨酯是由刚性链段和柔性链段组成的嵌段共聚物;刚性链段和柔性链段的构成,除与异氰酸酯和聚醇主剂有关,同时聚氨酯材料扩链剂的选择和使用对它们的形成也有着直接影响。



4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA)

聚脲

降低凝胶反应速度,使得用喷涂浇铸技术生产这种高硬度聚合物成为可能。延长的凝胶速度可以改善与基层的粘着性、流动性、涂层之间的结合及表面质量。使用4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA作为熟化剂,可显著提高聚合物的抗冲击性能低温性能。


在聚氨酯材料的合成中,聚氨酯材料扩链剂具有以下功能:

(1)低分子二元或三元或四元化合物能使聚氨酯反应体系迅速地进行扩链和交联。

(2)聚氨酯材料扩链剂具有能与反应体系进行化学反应的特性基团,分子量低,反应活泼,对异氰酸酯和聚醇体系构成较强的反应竞争几率,它们能极其有效地调节反应体系的反应速度;可以使用不同品种的交联剂及用量,调节反应物粘度增长等工艺参数,使之适应加工的要求。

(3)利用扩链剂参与反应并进入聚合物主链中,可以将扩链剂分子中的某些特性基团结构引入聚氨酯主链中,能影响聚氨酯的某些性能。

再生塑料是指通过预处理、熔融造粒、改性等物理或化学的方法对使用寿命完毕后仍具有回收使用价值的废旧塑料进行加工处理后重新得到的塑料原料,是对塑料的再次利用,几乎一切热塑性塑料都具有可循环使用功能。

然而在加工使用过程中聚合物如PA,PC等会发生降解。一般来说,降解是由分子量的损失引起的,而分子量决定聚合物的多种性能,特别是熔融粘度以及加工性能,使得再生料不能应用在性能要求较高的场合。

比如:PP一次再生时,颜色几乎不变,熔体指数上升,两次以上颜色加重,熔体指数仍上升。再生后断裂强度和伸长率有所下降,但使用上无问题;ABS再生后变色较显著,但使用掺入量不超过20-30%时,性能无明显变化;PA再生也存在变色及性能下降问题,掺入量以20%以下为宜。再生伸长率下降,弹性却有增加趋势。因此,我们需要一种简单、有效、低成本的方法来减少分子量的损失和性能的下降。在再生塑料中添加一种助剂——扩链剂,就可以达到上述的效果。


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