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亚麻油聚氨酯用阴离子型液体扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-8-28 11:39:39
本文介绍亚麻油聚氨酯用阴离子型液体扩链剂

二羟甲基丙酸(DMPA)是目前合成阴离子型水性聚氨酯的主要扩链剂,但由于熔点高,使用时或需要预先溶解到部分有机溶剂中,或直接加入反应体系但需经历一定的非均相反应过程。本工作首次以常温下为液体的亚麻油聚氨酯用阴离子型液体扩链剂ASD替代DMPA,同时以4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)和酯基胺解亚麻油多元醇等为原料,合成了含多双键的阴离子型水性亚麻油基聚氨酯,并利用FTIR、GPC和TG等方法对所合成的含多双键的胺解亚麻油多元醇及其聚氨酯进行了表征。

结果表明,以ASD为亚麻油聚氨酯用阴离子型液体扩链剂的亚麻油基阴离子水性聚氨酯性能优异,反应过程具有明显的动力学优势,不仅操作方便、不需要中和,而且反应均一、简单易控,还有自催化特性。ASD除可用于植物油基阴离子水性聚氨酯外,还有望应用于无水、无溶剂型阴离子聚氨酯材料的合成。

温度对聚氨酯分子形态结构有影响,并影响到材料的性能。聚氨酯的初始反应温度可影响分子结构的规整性;热熟化即使反应基团完全反应,又使得基团和链节有机会排列有序;较高温度反应,可使得线性分子链形成少量支化和交联;而常温后熟化或低温放置,可使得聚合物分子链间形成氢键,并生适度的相分离,有利于性能的提高。

以一缩二乙二醇(DEG)和DEG与4,4'-二羟基二苯基丙烷(BPA)的混合物分别为扩链剂,研究了扩链剂对单组分阴离子型水性聚氨酯(WBPU)乳液粒径、乳胶膜力学性能和吸水率的影响。结果表明:以DEG和BPA的混合物为扩链剂时制得的乳液平均粒径较大,分布宽;乳胶膜的拉伸强度高,延伸率小;乳胶膜的吸水率降低,且在浸泡48h后已基本趋于饱和。制得WBPU乳胶膜试样的拉伸强度和延伸率分别为9.09MPa、453%;酸、碱处理后的拉伸强度和延伸率分别为7.41MPa、8136MPa和479%、429%。9.09MPa、453%;酸、碱处理后的拉伸强度和延伸率分别为7.41MPa、8136MPa和479%、429%。



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。


水性聚氨酯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。

聚醚二元醇(N-220):工业品,羟值53.0~56.0KOHmg/g;DEG:化学纯;BPA:化学纯;二羟甲基丙酸(DMPA):工业品;甲苯二异氰酸酯(TDI):工业品;粗MDI(PAPI):工业品;辛酸亚锡:工业品;三乙胺(TEA):化学纯;丙酮:分析纯;去离子水。分别采用DEG和DEG+BPA作为扩链剂,—COOH含量均为1.00%(质量分数,其试样编号分别记作21#和211#)。

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。之后,在搅拌的情况下加入一定量的扩链剂,加完之后,加入辛酸亚锡,搅拌10min后,加热升温到57℃左右,回流反应5h。待反应完成后降温到30℃左右,加入一定量的TEA,中和5min,最后在转速为3500r/min高速剪切下分散,按需要的固含量计算加入去离子水,高速分散10min,乳化形成乳液。

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