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自乳化聚氨酯扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-5-6 14:33:57
若在聚氨酯骨架上引入自乳化聚氨酯扩链剂,尤其是聚氧化乙烯链段可得到非离子型自乳化聚氨酯。

聚氨酯链段中引入亲水性成分,无需乳化剂直接分散到水中的方法称为内乳化法。根据分子结构上引入亲水基团的类型,自乳化聚氨酯扩链剂合成的自乳化型水性聚氨酯可分为阳离子型、阴离子型、两性型和非离子型。阳离子聚氨酯是在预聚体中使用自乳化聚氨酯扩链剂N-烷基二醇扩链,引入叔胺基,然后经季胺化或用酸中和从而实现自乳化。

自乳化法又可分为预聚体法、溶液法、熔融分散法、酮亚胺—酮连氮法和保护端基法。

预聚体法。含端NCO的预聚体在不加或少加溶剂的情况下,直接在水中乳化同时进行自乳化聚氨酯扩链剂扩链以制备稳定的水性聚氨酯(水性聚氨酯—脲)。该法由于粘度的限制,适用于活性不高的脂肪和脂环族异氰酸酯。此法优点是不需回收大量溶剂。

用氨或脲与离子体封端的异氰酸酯预聚体反应生成端脲基或端缩二脲聚氨酯预聚体,在一定外加剪切力的作用下,将该预聚体分散于水中,然后加入 醛基衍生物,在一定条件下进行反应,生成大分子聚氨酯水乳液。

水性聚氨酯胶粘剂的粘接原理。溶剂型或无溶剂单组分、双组分聚氨酯胶粘剂可充分利用NCO基团的反应,在粘接固化过程中增强粘接性能;而大多数水性聚氨酯胶粘剂中不含NCO基团,因而主要是靠分子内极性基团产生内聚力和粘附力进行固化,另外,水性PU含有羧基、羟基等基团,适宜条件下可参与反应,使胶粘剂产生交联,提高粘接力。

水性聚氨酯是在1943年由西德人P.Schlack首次成功制备,1967年聚氨酯乳液首次实现工业化并在美国市场问世,1972年将聚氨酯水乳液用作皮革涂饰剂,水性聚氨酯开始成为重要商品。



理化指标:2,2-二羟甲基丙酸(扩链剂亲水剂DMPA)是一种无味,白色结晶,易溶于水、甲醇、二甲基甲酰胺等,难溶于丙酮、苯、甲苯等。。新戊基结构使它有良好的耐热性、耐水性和颜色稳定性,它既具有醇的性质,又具有羟酸化合物的性质结构又赋予它一些特殊用途。

2,2-二羟甲基丙酸(扩链剂亲水剂DMPA)用途:DMPA是一种既有羟基又有羧基基团, 多功能受阻的二元醇分子,自由酸基团在与碱中和后,能积极提高树脂的水溶性或分散性能;引入极性基团,改进涂料的附着力和合成纤维的染色性能;增加镀膜的碱溶性。DMPA是一种多用途的有机原料。本产品在水性聚氨酯制造中既是扩链剂,又能使聚氨酯获得自乳化性能,可制成稳定性优良的自乳化性水性聚氨酯;还用于制备聚氨酯水乳液型皮革涂饰剂,是传统的水乳性聚丙烯酸酯皮革涂饰剂的升级换代产品;用作改进聚酯树脂的添加剤;用作制造光敏树脂和液晶的原料;用于环氧酯涂料、聚氨酯弹性体及粉末涂料;用于制造磁性记录材料及其粘合剂,以生产录音磁带、录像磁带、计算机磁带、数据记录磁带和磁卡等。



水性聚氨酯虽然历史不长,但由于其本身所具有的无毒、不易燃烧、无污染、节能、安全可靠及不易擦伤被涂饰表面等优点,其发展非常迅速。
据报道,1992年至1997年间,水性聚氨酯的年平均增长率为8%,并出现了一系列工业化产品,成功地应用于皮革涂饰、纸张涂层、钢材防锈、纤维处理、塑料及木材涂装、玻璃涂布等领域。

水性聚氨酯胶粘剂的合成。若聚氨酯分子链中引入含有少量不足以自乳化的亲水性链段或基团,或完全不引入亲水性成分,需添加乳化剂,才能得到乳液,此法称为外乳化法。此法制备的乳液中,乳化剂有残留,且分散液不稳定。

普通合成工艺制得的水性聚氨酯产品的固含量。多为20%~40%,这样会增加运输费用和干燥时间同时影响粘接性,设法将固体分提高到50%以上是国内外研究的课题之一。制得的固含量55%水性聚氨酯对电解质和冷冻稳定。采用了分子中既含有端羟基又含有磺酸基的聚氧化烷撑和聚酯二醇为合成水性聚氨酯的原料,聚合物中的亲水基团进行自乳化,能显著提高乳液的稳定性。

水的蒸发潜热高,干燥比较迟缓;另一方面,水的表面张力大,对粘附的基材特别是对低表面能或疏水性的基材润湿性差,难于赋予充分的粘接性。 加热干燥固化时,乳液粒子间不易得到连续的涂膜层。通常的办法是加入少量的溶剂如丙酮、甲苯等,但它们的沸点低,有毒且有着火的危险,改进的方法是加入高沸点的氮甲基呲咯烷酮。

聚合物与低分子化合物作用,仅限于侧基和端基的转变,聚合度基本不变的反应,称做聚合物相似转变。相似转变在工业上应用很多,如纤维素的反应、聚醋酸乙烯酯的反应、聚乙烯的氯化、含芳环高分子的取代反应,以及功能高分子等离子交换树脂。


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