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自乳化型水性PU用扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-2-25 14:24:22
根据分子结构上亲水基团的类型,自乳化型水性PU可分为阳离子型、阴离子型、两性型和非离子型及混合型。阳离子PU是在预聚体溶液中使用自乳化型水性PU用扩链剂N一烷基二醇,引人叔胺基,然后经季胺化或用酸中和从而实现自乳化。

而阴离子型是采用自乳化型水性PU用扩链剂2,2'一二羟甲基丙酸(DMPA)、二氨基烷基碘酸盐等,引人碘酸基或羧基,再用三乙胺等进行中和并乳化。若在PU骨架上加入自乳化型水性PU用扩链剂,引入羟基、醚基、羟甲基等非离子基团,尤其是聚氧化乙烯链段,可得到非离子型自乳化PU。离子和非离子型PU分散体各有优、缺点,可以互补,得到性能优良的制品即混合型。

聚氨酯(PU)是聚氨基甲酸酯的简称,它是聚合物内含有相当数量的氨基甲酸酯(—NHCO—)的高 分子化合物。自从1937年德国Bayer教授首次合成聚氨酯以来,聚氨酯以其软硬度可调节范围广、耐低温、柔韧性好、附着力强等优点逐渐被人们所认识。其弹性体、泡沫塑料、涂料及粘接剂等均已获得广泛应用。

但由于溶剂型聚氨酯含有大量有机溶剂,严重污染环境,特别是溶剂型双组分聚氨酯中的残留异氰酸酯单体,毒性极高。随着人们环保意识的增强和各国政府环保立法,急需一种可以替代传统有机溶剂型的新型聚氨酯材料。

水性聚氨酯是以水替代有机溶剂作为分散介质,有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯,它不仅具有溶剂型聚氨酯的一些重要性能特征。同时还具有不燃、无毒、无污染、节省能源及易贮存,使用方便等优点。因此备受关注,成为当今聚氨酯领域发展的重要方向。

水性聚氨酯的定义及分类。水性聚氨酯是指聚氨酯以水为介质,体系中不含或含很少的有机溶剂。以外观分,水性聚氨酯可以分为3类:聚氨酯水 溶液、聚氨酯分散液、聚氨酯乳液。三者之间的区别在于聚氨酯大分子粒子在水中的分散形态的不同,并没有不可逾越的界限,实际应用中我们所说的水溶性聚氨酯是指聚氨酯水分散体或聚氨酯乳液。

以亲水性基团的电荷性质分,水性聚氨酯可分为阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯。其中阴离子型最为重要,分为羧酸型和磺酸型2大类。

以合成单体分水性聚氨酯可分为聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照选用的二异氰酸酯的不同,水性聚氨酯又可分为芳香族和脂肪族,或具体分为TDI型、HDI型等等。 以产品包装形式分水性聚氨酯可分为单组分水性聚氨酯和双组分水性聚氨酯。



4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(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。


水性聚氨酯的制备原理 水性聚氨酯的基本合成反应与一般聚氨酯一 样,只是一些单体中含有亲水基团,整个合成过程可分为两个阶段。第一阶段为预逐步聚合,即由低聚物二醇、扩链剂、水性单体、二异氰酸酯通过溶液逐步聚合生成分子量为103量级的水性聚氨酯预聚体;第二阶段为中和后预聚体在水中的分散。

聚氨酯水性化方法主要是使用乳化剂或者在聚合物主链上引入亲水基团,如羧基、磺酸基等阴离子基团;羟基醚键、聚氧乙烯链等非离子基团。通过扩链剂类型、结构及用量、制备方法和聚合物分子量的不同来改变聚氨酯分子的骨架结构,制得乳液或水分散性的各种水性聚氨酯产品。根据聚氨酯水性化方法的不同可以分为2大类:外乳化法和内乳化法。

外乳化法。早期水性聚氨酯的合成采用强制乳化法也叫外乳化法。此法先制备一定分子量的聚氨酯预聚体或其溶液在搅拌下加入适当的乳化剂在强烈搅拌下经强力剪切作用将其分散于水中,依靠外部机械力制成聚氨酯乳液。这种方法最早为P.Schlack所发明,1953年杜邦公司W.Yandott采用此法合成了PU乳液。

外乳化法合成关键是选用合适的乳化剂。但因乳化剂用量大、反应时间长、乳液及膜的物 理性能差、储存稳定性不好,因此实际应用中较少采用。

内乳化法。现在,水性聚氨酯的乳化主要采用内乳化法。此法不加乳化剂,而是在聚氨酯大分子链上引入亲水基团使聚氨酯分子具有一定的亲水性,在搅拌下自乳化而成乳液。这些亲水基团都能与水起作用,形成氢键或者直接生成水合离子使聚氨酯溶于水。自乳化法制备的乳液粒径小,稳定性好。

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