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水性聚氨酯用扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-2-25 14:24:26
水性聚氨酯的合成工艺。由于外乳化法制得的PU分散液极其粗糙且很不稳定,因此多采用聚合物自乳化法制备水性PU。根据水性聚氨酯用扩链剂扩链反应不同,自乳化法可分为丙酮法、封端法、熔融分散缩聚法、预聚体分散水中扩链法等。

丙酮法丙酮法是德国Bayer公司Dieterich研究成功的。这种方法首先是用聚醚或聚酯多元醇与二异氰酸酯反应,制备出端基为一NCO的高粘度预聚物,加人适量低沸点的溶剂(丙酮、丁酮或四氢呋喃)以降低粘度,然后引人亲水基团扩链,再加溶剂降低粘度,在高速搅拌下加水稀释,将离子化的聚氨酯分散到大量丙酮(约80%)和水(约20%)的介 质中,反应结束后减压蒸馏除去溶剂得到聚氨酯乳液。

预聚体—丙酮降粘—扩链—季胺化—分散于水—蒸除丙酮—PU乳液这种方法的优点是工艺简单,反应易于控制、重复性好、乳液粒径范围大、生产质量好但溶剂需回收且难以重复利用,生产成本高。

如:由聚醚多元醇370份(重量份数),TDI127份,N—甲基二乙醇胺40份制得的30%聚氨酯水分散物,用醋酸中和,然后每100份上述水分散液中加入5份山梨醇缩水甘油醚。

封端法。封端法是选择合适的一种或几种复合低分子量的封闭剂,先将对水敏感的异氰酸酯的端NCO基团保护起来,使其失去活性,再加入水性聚氨酯用扩链剂和交联剂共乳化制成乳液。使用时,通过热处理使NCO基团脱封,异氰酸根与含活性氢的交联剂反应,形成网络状结构的聚氨酯涂膜。

预聚体—异丙醇熔融—封端—PU乳液 这种方法的关键是选择适当的封端剂。常用的封端剂有酚类、醇类、酰氨类、肟类、亚甲基类等。

熔融分散缩聚法。熔融分散缩聚法又称溶体分散法、预聚体分散甲醛扩链法。此法是将多元醇、多异氰酸酯熔融聚合,制成含离子基团的端基为一NCO的预聚物,经离子化后在均相状态下用甲醛进行羟甲基化形成更亲水的羟甲基低聚物,分散于水中即成稳定的PU乳液。

预聚体(含离子基团)—熔融—季胺化—羟甲基化—分散于水—PU乳液



4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)优点:

液体,安全易操作

釜中寿命长

毒性低-艾姆斯试验为阴性

流动性和附着性提高

湿度灵敏性低

可用于MDI预聚物的熟化

与多种多元醇共熟化剂和其他聚氨酯化学原料兼容

可用于室温熟化

硬泡: 增强压缩强度尺寸稳定性,降低易脆性,闭孔率高,导热系数低

TDI软泡: 低密度,高强度,高承载性

MDI软泡:低密度,低硬度,强度增强


预聚体分散水中扩链法。预聚体分散水中扩链法是近年来发展起来的。它首先制备带亲水基团并含—NCO端基的预聚物,通常加入少量的N-甲基吡咯烷酮调整粘度,在高速搅拌下将其分散于去离子水中,然后加入水性聚氨酯用扩链剂多元胺水溶液进行扩链,生成高分子量的水性聚氨酯。

预聚体—引入亲水基—分散于水—扩链—PU乳液 预聚体分散法的优点是工艺简单,能节省大量的溶剂,便于连续化工业生产,有较好的发展前景,虽产品质量不如丙酮法,但无需使用大量的有机溶剂,并可制备有支化度的聚氨酯乳液,是目前工业化生产涂料和胶粘剂比较成熟的方法,发达国家主要利用该法合成高档脂肪族水性聚氨酯。

此外,还有溶液法、二元胺直接扩链法、酮亚胺和酮连氮法、与水直接混合法、固体自发分散法等。近年来出现了一些新的制备方法,如用SO3或浓H2SO4磺化芳香族多异氰酸酯多元醇的预聚物,将亲水性的—SO3H基团引入大分子苯环上,经扩链反应制得磺酸盐型水性聚氨酯。同时,在软硬段中同时引入离子基团也成为自乳化设计的手段之一。

芳香族异氰酸酯制备的聚氨酯由于硬段含刚性芳环,因而使其硬段内聚强度增大,材料强度一般比脂肪族异氰酸酯型聚氨酯的大,但抗紫外线降解性能较差,易泛黄。脂肪族聚氨酯则不会泛黄。不同的异氰酸酯结构对聚氨酯的耐久性也有不同的影响,芳香族比脂肪族异氰酸酯的聚氨酯抗热氧化性能好,因为芳环上的氢较难被氧化。

聚醚型耐水解也是相对的,容易在血液中巨嗜细胞所产生氧自由基的作用下氧化降解,导致生理条件下的应力开裂。Kontmn公司生产的Cardiothane51是由90%聚氨酯和10%PDMS构成的嵌段共聚物,该产品有较好的血液相容性,已用于主动脉内气囊、人工心脏、导管和血管中。聚氨酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物,可以采用浸渍方法成型,有很好的机械性能。

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