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水性聚氨酯用磺酸型亲水扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-9-2 17:10:57
本文介绍水性聚氨酯用磺酸型亲水扩链剂

水性聚氨酯用磺酸型亲水扩链剂及其制备方法属于化学品领域,主要解决水性聚氨酯行业中所用的亲水扩链剂反应速度慢,并且水性树脂固含量低、耐热性低,应用于粘合剂时粘接强度低。

水性聚氨酯用磺酸型亲水扩链剂用多元胺,如乙二胺等0.5~1.5份充分溶解在溶剂中,在温度40~100℃下,与烯基磺酸盐,如乙烯基磺酸钠等的25%左右的水溶液5~9份反应4~30小时后,减压蒸馏除去溶剂,再以水、醇或酮溶解,经沉淀滤除杂质后,再次减压蒸馏除去所有溶剂,即得合格可应用产品,再加水进行贮存稳定性处理,为略有混浊的浅黄色、油状、粘稠液体,密度1.16~1.21g/ml、pH11~12、氨值6.9±0.9gNH3/100g、有效成份40~55%;能普遍应用于各领域水性聚氨酯的生产,反应速度快,生产效率高,制备的水性树脂固含量大大提高,耐热、耐酸碱、耐硬水性能明显改善,非常有利于制备粘合剂。

聚氨酯的特征吸收峰分别位于3334cm-1(νN-H)、2856-2949cm-1(νCH2andνCH3)、1714cm-1(νC=O)和1114cm-1(νC-O-C)处;在偶氮型阴离子水性聚氨酯谱图中,不仅可看出聚氨酯的所有特征吸收峰,还显示出1570cm-1和1415cm-1(偶氮化合物结构中苯环)处的特征吸收峰,说明磺酸型亲水扩链剂在合成制备聚氨酯时已完全参与了反应。

磺酸型亲水扩链剂制成的偶氮阴离子水性聚氨酯PU2分子链中的偶氮生色团部分具有典型的光致构型异构特性。偶氮阴离子水性聚氨酯乳液PU2在波长365nm、辐射照度为6mW/cm2的光照下由于偶氮苯结构部分的反式异构体向顺式异构体的构型转变而引起的443nm左右处吸光度的改变。

随着照射时间的延长,443nm左右处的吸光度值逐渐减小;照射0-10分钟内,吸光度值迅速减小;约在16分钟后,吸光度变化很小,在第34分钟时乳液的表观颜色从刚照射时的橙黄色转变为无色,吸光度基本不再发生变化。



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。


自乳化过程后,带有亲水基团的偶氮组分位于聚氨酯乳球外部,即具有强亲水性磺酸盐结构的偶氮单体单元分布在乳球粒子表面形成稳定的双电层结构,通过紫外光照射,极短的时间内反式构型的偶氮苯全部转变为顺式构型,顺反异构化效率达到100%。

停止照射后,由于分子热运动,偶氮苯结构部分处于能量较高状态的顺式异构体又逐渐向反式异构体转变,这种可逆的顺-反异构变化最终又使乳液的表观颜色从无色转变为橙黄色。该实验说明磺酸型亲水扩链剂制备的偶氮聚氨酯分子链中的偶氮生色团具有典型的光致构型异构特性,并具有100%的异构化效率。

取一定量的偶氮水性聚氨酯乳液倒入干净玻璃板上,放到水平处放置一周,让乳液中的水分缓慢挥发,然后放入烘箱中60℃干燥两天至恒重,制成偶氮水性聚氨酯乳球膜,其厚度在100-120μm之间。偶氮型阴离子水性聚氨酯膜(PU1,PU2,PU3和PU4),聚氨酯薄膜在受到365nm紫外光照射20分钟后,薄膜的接触角均减小。

公开号为CN 101240057A的专利公开了一种磺酸型亲水扩链剂的制备方法将多元胺溶解于适当溶剂中,升温至40 100°C后加入烯基磺酸盐水溶液,保温反应4 30小时,经除杂、稳定性处理等操作,得到外观有混浊的浅黄色、油状、黏稠液体。以羧酸盐型亲水扩链剂制备的水性聚氨酯分散液只能稳定存在于较高PH条件下,且固含量不高。

上述的乙二胺基乙磺酸钠及专利CN 101240057A公开的磺酸盐型亲水扩链剂均以氨基为扩链反应基团,反应活性较高,容易产生凝胶,较难控制。研究者制备的I,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)和N,N-二(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠(BES钠盐)以醇羟基为扩链反应基团,其扩链反应较温和,而分子中均只含有一个磺酸根,以其制备的聚氨酯乳液固含量仍然较低。

为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种磺酸盐型亲水扩链剂及其制备方法,以此亲水扩链剂为原料制备的水性聚氨酯分散液固含量更高,可在更广PH范围条件下稳定保存,且涂膜的拉伸强度更高。

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