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水性聚氨酯(WPU)涂料扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-4-2 14:35:48
水性聚氨酯(WPU)涂料的问世,适应了目前涂料节能环保化的需求,并且以其健康、安全可靠、VOC排放量极少、不燃不爆等一系列优点,越来越受到消费者的关注。但是与溶剂型聚氨酯相比,单纯的WPU存在着涂膜耐溶剂性和耐水性差、硬度低、力学性能不佳等缺点。因此,对WPU进行适当的改性可以克服其在实际应用上的缺陷,对水性涂料时代“春天”的到来具有划时代的意义。

近年来国内外对含有氨基的有机硅改性WPU的研究不断,其中主要有两种改性方法:(1)将含有—NH2的有机硅预聚体有机合成过程中镶嵌入聚氨酯链段中。有机硅与聚氨酯溶液的差异以及氨基突出的反应活性,所以聚合反应需要在溶剂条件下进行。(2)在预聚体乳化过程中引入含—NH2的有机硅化合物。该方法产率高,环境污染小,应用较广泛。

将含端—OH有机硅单体添加至甲苯二异氰酸酯和聚醚二元醇的混合物中进行混合后生成预聚体。用水性聚氨酯(WPU)涂料扩链剂对其进行扩链反应,然后用DMPA进行亲水扩链后用,N,N-二乙基乙胺中和,得到有机硅聚氨酯乳液。测试结果表明,聚氨酯经由水性聚氨酯(WPU)涂料扩链剂改性后坏境抗性及力学性能等有所提高。

卫晓利等则使用封端剂N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(APAETMS)对磺酸型WPU乳液进行改性,合成得到了有机硅/聚氨酯乳液。分析测试了APAETMS和水性聚氨酯(WPU)涂料扩链剂的含量对磺酸型WPU乳液性能的影响。

试验结果显示,随着单体DHPA与APEATMS含量的增大,磺酸型WPU的平均粒径减少,分散系数减少;改性磺酸型WPU的粒子呈壳状结构而粒径则呈多元分布状态;随着硅烷封端剂含量的增加,改性磺酸型WPU微乳液的表观黏度呈现下降趋势,分散系数与平均粒径均增大;当硅烷封端剂质量分数从0.5%增加至2.0%时,改性磺酸型WPU乳液的固体含量比改性前有一定幅度的增加,最高可达65%。



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



耐高低温、耐气候老化、电气绝缘、憎水、难燃、无毒无腐蚀和生理惰性均是材料改性等研究所希望得到的特殊性能。自身具有特殊的组分和分子结构的有机硅集有机物的结构和无机物的功能于一身,具有上述所有的优越性能。同时含有有机硅聚合物的涂层极具润滑感和柔顺感。

多羟基化合物具有高强度、高模量、热稳定等优异性能,可直接参与WPU的合成反应,典型代表为环氧树脂(EP)。该改性方法的主要目标在于使WPU主链形成网状结构。在改性反应中将支化点引入WPU的主链上,使之形成网状结构。改性过程中,环氧基与—OH发生反应,同时与氨基甲酸酯发生开环反应。环氧树脂改性的意义在于提高WPU涂膜的耐水、耐溶剂和耐高温等环境不利因素。

吴跃焕通过引入环氧树脂E-44、BDO、内交联剂三羟甲基丙烷(TMP)等共聚合对WPU结构进行交联改性。试验数据表明,当DMPA加入量为7.0%~8.0%,E-44质量分数6.0%左右时,所得到的产品涂膜在硬度、光泽度、热稳定性和抗冲击强度等方面有较好的性能,基本可以满足当今市场对木器涂料的要求。从经济的角度来看,投入工业化生产具有较大的效益。

谢伟等通过混合不同配比的异佛尔酮异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇、一缩二乙二醇(DEG)、环氧树脂E-51、DMPA和TMP等试剂制得的各种环氧树脂改性WPU乳液胶膜进行力学性能、拉伸剪切强度和水分散体黏度的测试。试验数据显示,改性制得的WPU分散体的涂膜力学性能均能得到不同程度的提高,环氧树脂最适宜的添加量为4%~8%,并且在一定范围内随着E-51环氧树脂量的增加,胶膜的拉伸强度与拉伸剪切强度同时增大。


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