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水性聚氨酯亲水扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-8-23 11:16:17
本文介绍水性聚氨酯亲水扩链剂

本研究合成了磺酸型水性聚氨酯亲水扩链剂和羧酸型水性聚氨酯亲水扩链剂,将其应用到水性聚氨酯和超支化水性聚氨酯的制备中,并对胶膜做了一系列的性能检测。主要研究内容与实验结果如下:采用取代、磺化反应得到磺酸型亲水扩链剂N,N-二(2-羟乙基)-2-氨基丙磺酸钠。

通过单因素实验对合成条件进行优化,采用FT-IR、1H-NMR、有机元素分析、X-射线衍射和热分析对产物的结构进行了表征。FT-IR、1H-NMR及有机元素分析表明,合成产物是预期的目标产物;X-射线衍射分析测定结果表明,产物为结晶性化合物;同步热分析结果表明,磺酸型扩链剂的分解温度为278.1℃,具有很好的热稳定性。

以丁二酸酐和二乙醇胺为主要原料,甲醇作为溶剂,合成羧酸型水性聚氨酯扩链剂DMCA。在最佳条件下DMCA的转化率为86.18%。采用现代仪器对DMCA进行表征,结果表明:FT-IR、1H-NMR和有机元素分析表明目标产物为N,N-二羟乙基-2-氨基丙酸(DMCA);XRD表明合成出的DMCA为非结晶性化合物;TG研究了DMCA的热稳定性,其热分解温度为263.7℃,热稳定性良好。

分别以DMPA和自制磺酸型扩链剂作为亲水扩链剂合成两种水性聚氨酯CWPU和SWPU,其性能对比结果表明:SWPU相比于CWPU具有较好的亲水性和耐热性能;固含量及稳定性方面,SWPU也是优于CWPU的。

本研究制备了端羟基超支化聚合物(HPAE),并以DMPA、DMBA和DMCA作为三种亲水扩链剂,合成三种超支化水性聚氨酯(HWPU)。采用现代仪器对三种HWPU进行表征,得出如下结论:FT-IR证明三种超支化水性聚氨酯的结构很相似,且均接上了-COOH基团,具有亲水性。结晶度:DMBA-HWPUDMPA-HWPUDMCA-HWPU。

扫描电镜图表明三种超支化水性聚氨酯均形成了致密的网状结构。DMCA-HWPU膜的表面平整度较好。三种超支化水性聚氨酯乳液均呈乳白色泛蓝光,无沉淀,乳液稳定性:DMBA-HWPUDMCA-HWPUDMPA-HWPU。

以DMCA作为亲水扩链剂合成出的HWPU在热性能方面与DMPA-HWPU、DMBA-HWPU相当。物理机械性能:DMCA-HWPUDMPA-HWPUDMBA-HWPU。DMCA-HWPU在吸水率及耐溶剂性方面与市售的亲水扩链剂DMPA、DMBA合成出的水性聚氨酯相当。



4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,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。

扩链反应。将一定质量的预聚体加入三口烧瓶中,然后加入预聚体质量50%左右的丙酮,搅拌使其完全溶解。


Athawale等合成了一种新型的磺酸型亲水单体,并以此替代二羟甲基丙酸(DMPA)合成了聚氨酯乳液。利用红外光谱确定了化学结构,并对聚氨酯分散体的涂层进行了性能分析。

阴离子型水性聚氨酯的亲水性中心为磺酸盐和羧酸盐,它们一般结合在二醇或二胺类物质的分子中,并通过羟基或氨基同—NCO间的反应引入到聚氨酯分子结构中。相比于羧酸型WPU,磺酸型WPU具有以下优点。

磺酸型WPU的生产工艺比羧酸型WPU的生产工艺更为简单、有效,并且可以实现连续化的生产。

磺酸型WPU不需要中和,节省了中和剂并且有利于环境保护,具有很好的经济价值和市场前景。

含磺酸盐基团的WPU具有良好的水分散性、涂敷加工性、干燥成膜性和乳液稳定性。

硬段中引入磺酸基团会使分子内库仑力和氢键作用均增强,从而可以提高软、硬段间的微相分离程度。

磺酸型WPU具有较高的初黏强度和黏结强度,其耐水性和耐热性也很好。

在聚氨酯生产中必要的试剂,聚氨酯是由含二异腈酸酯基的脂肪族和芳香族单体与含有二元或多元醇的聚酯或聚醚反应形成的预聚物,应用时加入扩链剂使树脂成形。常用的扩链是含二元或多元羟基的小分子醇,含氨基,亚氨基化合物或醚类醇。

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