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引入亲水性基团的扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-7-21 10:57:44
本文介绍引入亲水性基团的扩链剂

亲水扩链剂是指引入亲水性基团的扩链剂,这类扩链剂经常在水性聚氨酯(WPU)制备中作为特殊原料使用,而它在聚氨酯防水涂料中的应用研究极少,特别是在水固化聚氨酯防水涂料中。

目前常使用的引入亲水性基团的扩链剂是羧酸型扩链剂,主要有2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)2种,其中DMPA使用时间较早,也是目前使用最为普遍的一种,但其熔点较高(180~185℃),很难加热熔解,需要加入有机溶剂(如N-甲基吡咯烷酮、丙酮等)将其溶解,且溶解度较小。

而DMBA具有特殊的分子结构,在有机溶剂中有更好的溶解性,且熔点低(110~115℃),可以不用溶剂,产品更环保,被称为新一代绿色环保型扩链剂。

为了便于制备环保型水固化聚氨酯防水涂料,且不引入有毒的有机溶剂,本实验选用DMBA作为亲水扩链剂进行研究。配方中PB-9224的质量份为20,其它组分不变,通过增加亲水扩链剂DMBA的用量,考察其对环保型水固化聚氨酯防水涂料性能的影响。

随着亲水扩链剂DMBA用量的增加,拉伸强度和撕裂强度呈现先增大后减小的趋势,而断裂伸长率逐渐增大。由于亲水扩链剂DMBA的分子结构中含有2个羟甲基基团和1个新戊基羧基,且比DMPA多了1个亚甲基,导致羧基与亚甲基的距离加大,羧基与异氰酸酯的空间位阻减小,从而使扩链反应较易进行,增加高聚物柔性,进而提高延伸性;适量DMBA可使防水涂料的拉伸强度和断裂伸长率同时提高,如过量时,较多的反应点因扩链而使交联点相对减少,固交联密度下降,拉伸强度降低,进一步使撕裂强度减小;另外,亲水扩链剂DMBA对防水涂料的粘结强度影响较小。综上分析,配方中其它组分不变,当亲水扩链剂DMBA质量份为0.8较为合适。



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。


水固化聚氨酯防水涂料是6种环保型聚氨酯防水涂料之一,是聚醚型、无溶剂环保型的高档合成高分子防水涂料,与传统的焦油型、石油沥青聚氨酯防水涂料相比,具有无溶剂挥发、无毒、无味、施工无污染、固化迅速等优点,在施工配漆时以水作为固化剂,这与其它单组份或双组份聚氨酯防水涂料明显不同,体现出聚氨酯防水涂料研制开发的新思路、新工艺,具有广阔的市场前景。

性能测试方法:将制备的防水涂料按照设计质量配比称量,并搅拌3~5min,使其混合均匀后,刮涂在聚四氟乙烯板上,制成厚1.5mm的涂膜,在(23±2)℃,相对湿度(50±10)%的标准试验条件下养护7d后,制样,测试相关性能。

涂料的表干时间、实干时间、拉伸强度、断裂伸长率、粘结强度和不透水性按GB/T16777—2008《建筑防水材料试验方法》进行测试;撕裂强度按GB/T529—2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》中直角形试件进行测试;A组分中—NCO含量的测试方法采用二正丁胺法。

聚氨酯防水涂料的合成反应原理:异氰酸酯与水反应,首先生成极其不稳定的氨基甲酸(—NHCOOH),然后由氨基甲酸快速分解成胺(—NH2)和二氧化碳(CO2)。若在过量的异氰酸酯存在下,所产生的胺将进一步与异氰酸酯反应,生成取代脲。它1个水分子可与2个异氰酸基(—NCO)反应,因此可将水看作一种扩链剂或固化剂,以代替价格昂贵的固化剂摩卡(MOCA),使分子链增长,形成有机高分子聚合物。端—NCO基聚氨酯预聚体与水反应生成聚氨酯脲,聚氨酯高聚物的主要原材料是多异氰酸酯,其涂膜固化后不论生成氨酯键或脲键,均属于聚氨酯。

二异氰酸酯与水的反应生成CO2气体的原理,被用来制备聚氨酯泡沫塑料,而在水固化聚氨酯防水涂料的制备中,关键是如何消除反应中生成的CO2,使其成为致密的聚氨酯弹性体[8]。气体吸收剂的加入可消除气泡,制成致密内部无气泡、表面无针孔的涂膜。

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