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水性聚氨酯乳胶膜扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-3-31 15:35:59
水性聚氨酯乳胶膜扩链剂合成水性聚氨酯,测试水性聚氨酯耐水性能。

水性聚氨酯乳胶膜扩链剂实验中,A配方乳胶膜的吸水率明显要比B配方的小,且A配方的吸水率在48h后已变化不大,趋于饱和,而B乳胶膜的吸水率在48h后还继续增大,甚至在168h后还有增大的趋势。

A配方有明显的优势,即吸水率与拉伸强度之比明显增大。也就是说用向预聚体中引入多异氰酸酯和以BPA和DEG为水性聚氨酯乳胶膜扩链剂的方法制备强度高、耐水性好的水性聚氨酯的方法是可行的。

BPA为扩链剂能改善水性聚氨酯耐水性的机理分析如下:

(1)A试样乳胶膜的吸水率比B试样的小,可能是由于B试样用DEG作为扩链剂时,所含—O-较多的原因所致。所含—O-较多时,一方面由于—O-与水分子有氢键作用,可以与水结合,另一方面由于—O-较为柔顺,增大了分子链与水的接触机会,从而使其吸水率较大。A试样由于用含有刚性憎水基团苯环的BPA取代了部分DEG,且BPA分子结构对称,有利于乳液在成膜过程中结晶,从而使得其吸水率较小。对于两个试样而言,最初影响其乳胶膜吸水率的关键因素是可以直接与水接触的强亲水基团和可以形成氢键的弱亲水基团。在强亲水基团含量相同的情况下,由于B试样含有的—O-较多,所以其吸水率也较大。

(2)A试样中用BPA取代部分DEG,也就是在WBPU分子中引入了结构对称的刚性链段,容易结晶,限制了PU分子链的运动;B试样则不同,柔性链段较多,分子链容易运动。从这一点上来看,A试样的吸水率受强亲水基团—COOH的影响最大,分子链运动对其影响很小;B试样受两个因素的影响基本相当。从这两个试样的吸水率来看前期的吸水率主要受强亲水基团影响,后期的吸水率主要由分子链的运动影响。



4,4'-二氨基二环己基甲烷(脂肪胺固化剂扩链剂PACM,HMDA)用于制备环境友好且透明的脂肪族异氰酸酯,是氨基甲酸酯、聚酰胺树脂、环氧树脂固化剂、用于纺织、造纸、人造革,也可用于染料、医药中间体。

物理特性

熔点:35~45℃

沸点:333.02℃

闪点:153℃

燃点:300℃

相对密度:0.97



从两种扩链剂的结构来看,在最初吸水率的影响下,聚合物大分子处于溶胀状态,在这种状态下,有柔性链段的分子运动能力增强,对于B试样形成的乳胶膜来说,由于分子链的运动能力增强,使最初与水不能直接接触的弱亲水性基团在分子链运动的情况下可以与水接触,从而使其吸水率进一步增大。由于B试样的弱亲水性基团的含量较大,所以在后期对乳胶膜的吸水率影响较大,成为对乳胶膜后期吸水率影响的一个关键因素。这就是B试样乳胶膜的吸水率一直持续增大,而A试样乳胶膜吸水率在48h后就基本趋于饱和的原因所在(B试样吸水溶胀之后的体积要明显的大于A试样)。

就防水性来说,B试样中乳胶膜的这种结构也将不利于__防水,因为当这些含量较多的弱亲水基团充分亲水趋于饱和时,可能在乳胶膜中由这些亲水基团形成毛细管,使水能够顺利地通过。而A试样乳胶膜中由于疏水性苯环的存在则不存在这个问题。

同样,B试样在刚乳化完时,试验所测的乳液粒径比放置一段时间后乳液粒径将会大很多,而A试样的乳液粒径变化则不大。因为乳化过程中可能只是强亲水基团形成了乳化中心,弱亲水基团还未形成亲水中心。放置一段时间后,由于分子运动的原因,一方面聚合物分子在水中运动,使弱亲水基团更多地暴露在水中,与水分子充分接触;另一方面是水分子的运动,水分子慢慢地渗入到聚合物分子所形成的无规线团中。在这两者共同运动的作用下,使弱亲水基团和水分子以氢键的作用相互作用,形成更多的亲水中心,有利于乳液的稳定性,但是乳液黏度将会增大。同时,如果将乳液液滴看成是固相的话,如果其溶胀体积过大,将会不利于乳液的稳定性。具体情况还有待于进一步研究说明。

酸、碱处理后力学性能的变化。酸、碱处理后乳胶膜的力学性能保持率是衡量聚氨酯防水涂料的一个重要标准。

经酸、碱处理后,A乳胶膜的延伸率比B低,拉伸强度比B高。但是A经酸、碱处理后的延伸率和拉伸强度都能满足80%保持率的要求。


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