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水性聚氨酯用亲水扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-8-14 18:17:27
本文介绍水性聚氨酯用亲水扩链剂

水性聚氨酯用亲水扩链剂的制备方法,包括:将亲水扩链剂中加入活性单体,氮气保护,温度为0-160℃,亲水扩链剂完全溶解后,加入催化剂和助催化剂,反应1-30h,抽真空,即得用于水性聚氨酯的扩链剂,其中活性单体和亲水扩链剂的摩尔比为1-30:1。

方法工艺简单易行,设备简单;水性聚氨酯用亲水扩链剂生产的水性聚氨酯不含高沸点的有毒助溶剂,更加环保、安全。

考察了DMPA加入量的增加多粒径的影响。试验过程中,随着DMPA用量的增加,水性PUA乳液由乳白色不透明慢慢变成了半透明状,最后变成了溶液状泛红光。

这是由于随着DMPA含量的增加,乳液的平均粒径发生了变化:一方面,从热力学的观点看,乳液中聚合物的总自由能G不变,即ΔG=γΔA,当DMPA用量增大(即—COOH量增大)时,聚合物的亲水性增大,必然导致聚合物与水的界面张力Y减小及聚合物表面积A增大,当聚合物质量一定时,则表现为粒径变小;另一方面,由于亲水性的增加而产生的颗粒水膨胀性能使粒径增大,这种膨胀性随亲水性的增大而愈发明显。

因此,羧基含量和粒径的关系是综合因素影响的结果,总的效果是使乳胶粒的粒径随羧基的含量增大而减小。因而从外观上看,乳液变得透明。

DMPA含量对体系粘度的影响。研究各种因素对PU分散体系粘度的影响。在其研究的体系中,当w (DMPA)≤2.4%时,不能形成稳定的乳液,所以粘度测试数据有误差(偏大);当w(DMPA)>2.4%时,随着DMPA用量的增加,乳液外观呈现由乳白到透明有蓝光的变化趋势,乳液粘度也随之增大。

这是由于预聚体分散在水中后,疏水的分子链段向内收缩形成乳液粒子的核,带有羧基阴离子的亲水基团分布在乳胶粒表面朝向水中;由于粒子的布朗运动,正负离子相伴在粒子表面形成双电层,使得水合离子能够稳定地分散在水中,致使乳液稳定。



4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA)

MDBA是4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷的商品名,也可以叫做Unilink4200,是一种液体仲二胺,由于其中每个氨基上的氢原子被一个仲丁基取代,在有限的空间里活泼氢原子和仲丁基的 结合产生了许多独特的性能,氨基部分形成了影响硬段的脲键,而丁基则起内增塑剂作用。 它与聚合物母体相连,既不会浸出,也不会析出。同时烷基增加了二胺的溶解性,使它几 乎能与任何多元醇和多元胺混合。


随着亲水基团含量的增加,乳液外观发生明显的变化,这是WPU粒子粒径变化的宏观表现所致(即粒径大、阻碍了光线的通过,乳液外观呈发白现象;当分散粒子大小达到纳米级别时,光线可以绕过WPU粒子继续前进,乳液外观呈透明、蓝光现象)。

PU合成方法参考文献,将PTMEG,H12MDI和催化剂加入装有温度计和搅拌器的三颈烧瓶中,加热搅拌升温至80℃,反应4h,即制得PU预聚体。将预聚体与扩链剂按比例在35℃下抽真空混合至透亮后,制成PU浇注料。真空脱气后的浇注料倒入聚四氟乙烯模具,95℃下固化6h,固化完全,室温放置7天后测试其样品力学性能。

防水涂料是一种环保型防水涂料 , 因其具有耐低温、耐磨  通过改变原材料的种类及配比可以较大幅度地调整其性能。扩链剂中含有刚性链段可以较大提高 WBPU 乳胶膜的力学性能及其耐水性的特点 , 使其应用受到广泛的关注。

虽然水性聚氨酯防水涂料具有以上众多优点 , 但是水性聚氨酯耐水性低一直是一个限制其广泛使用的瓶颈。所以对其耐水性的研究受到了众多研究者的广泛关注。文献中介绍通过向聚氨酯分子链上引入多异氰酸酯 ( 主要是三异氰酸酯 ) 得到的预交联聚氨酯水分散体系 , 可以大大改善涂膜的耐水性。有研究表明 : 以 BPA 为扩链剂 , 不仅可以提高树脂的力学性能 , 而且可以提高玻璃化温度 , 拓宽内耗峰的宽度。基于以上两条思路以及研究人员前期的工作基础 , 本文分别以 DEG 和 DEG 与 BPA 的混合物为扩链剂 , 研究了扩链剂对单组分阴离子型 WBPU 乳液和乳胶膜性能的影响 , 以期获得合适的扩链剂 , 使所制得的单组分阴离子型 WBPU 防水涂料具有较好的耐水性和力学性能。

预聚体的合成。在 1000 mL 三口烧瓶中加入500 g 聚醚二元醇 N - 220, 减压至 - 0 1 09MPa, 加热到 (120 ± 5) ℃对其进行抽真空脱水处理 3 h, 然后降温至室温。按比例滴加 TD I 和 PAP I 的混合物 , 滴加过程中保持反应温度在 40 ℃ 以下 , 滴加约 40 min 。滴加完毕后 , 采用油浴升温 , 使反应温度保持在 (75 ± 5) ℃ , 回流反应 3 h 。反应完成后降温至室温 , 出料 , 即得预聚体。

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