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高效親水?dāng)U鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2018-5-10 15:27:43 |
聚氨酯是一種嵌段高分子聚合物。水性聚氨酯（WPU）是通過引入親水基團(tuán)，以水為分散介質(zhì)的一類環(huán)保聚氨酯材料。由于其良好的力學(xué)性能和成膜性能，廣泛應(yīng)用于建筑、家具、皮革、紡織等行業(yè)。
20世紀(jì)70年代，開始使用高效親水?dāng)U鏈劑二羥甲基丙酸（DMPA）大大促進(jìn)了WPU的發(fā)展。前人對(duì)WPU的制備工藝，包括軟段和硬段的比例、高效親水?dāng)U鏈劑的種類、制備工藝條件等因素和WPU與其它材料復(fù)合等方面做了較為深入的研究。
WPU中的親水基團(tuán)對(duì)其有著重要影響，親水基團(tuán)含量太高，材料的耐水性不佳；親水基團(tuán)含量太低，乳液粒徑變粗，貯存穩(wěn)定性下降。在相同親水基團(tuán)含量下，親水基團(tuán)在硬段中的分布會(huì)影響到硬段的規(guī)整性，進(jìn)而對(duì)材料的性能產(chǎn)生影響。本研究選用高效親水?dāng)U鏈劑1，4-丁二醇（BDO）和DMPA，采用分步擴(kuò)鏈法和一步擴(kuò)鏈法制備WPU，考察擴(kuò)鏈方式對(duì)材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。
WPU乳液的制備。分步擴(kuò)鏈法（Ⅰ）：將4molIPDI和1molPTMG加入帶有回流冷凝管、攪拌器和溫度計(jì)的三口燒瓶中，加入總質(zhì)量分?jǐn)?shù)1‰的DBTDL，攪拌均勻后于90℃反應(yīng)3～4h至NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到理論值13。34%，然后加入2molDMPA，在75℃反應(yīng)2h左右至NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到3.89%，后再加入6molIPDI和6molBDO70℃反應(yīng)4h左右至NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到理論值2.08%（擴(kuò)鏈過程中粘度會(huì)上升，加適量丙酮降粘），降溫至40℃，將預(yù)聚體高速攪拌下分散于含有2molTEA的去離子水中，以水為分散劑，乳化1h，抽去丙酮得到固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的WPU乳液。
分步擴(kuò)鏈法（Ⅱ）：將8molIPDI和1molPTMG加入帶有回流冷凝管、攪拌器和溫度計(jì)的三口燒瓶中，加入1‰的DBTDL，攪拌均勻后于90℃反應(yīng)3～4h至NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到理論值21。16%，然后加入6molBDO70℃反應(yīng)3h左右至NCO質(zhì)量分 數(shù)達(dá)到2。53%后， 再加入2molIPDI和2molDMPA70℃反應(yīng)4h左右至NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2.08%（擴(kuò)鏈過程中粘度會(huì)上升，加適量丙酮降粘），降溫 至40℃， 將預(yù)聚體高速攪拌下分散于含有2molTEA的去離子水中，以水為分散劑，乳化1h，抽去丙酮得到固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的WPU乳液。
甲基環(huán)己二胺(脂環(huán)胺類固化劑擴(kuò)鏈劑HTDA)是一種帶側(cè)甲基的脂環(huán)胺單體，是一支新型的脂環(huán)胺類環(huán)氧樹脂固化劑。
該產(chǎn)品可單獨(dú)用作固化劑，還可與其他普通環(huán)氧固化劑（如：脂肪胺，脂環(huán)胺、芳香胺、酸酐等）或通用促進(jìn)劑（如：叔胺、咪唑）混合使用，在寬廣的溫度范圍類固化環(huán)氧樹脂，適用于復(fù)合材料、涂料、膠粘劑和地坪等領(lǐng)域;可用于聚酰胺、聚酰亞胺等有機(jī)合成;可用于聚氨酯做胺類擴(kuò)鏈劑，與異氰酸酯基形成脲鍵，提高產(chǎn)品的綜合性能。
一步擴(kuò)鏈法（Ⅲ）：將10molIPDI和1molPT-MG加入帶有回流冷凝管、攪拌器和溫度計(jì)的三口燒瓶中，加入1‰的DBTDL，攪拌均勻后于90℃反 應(yīng)3～4h至NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到理論值，然后加入6molBDO和2molDMPA70℃反應(yīng)5h左右至 NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到理論值（擴(kuò)鏈過程中粘度會(huì)上升，加適量丙酮降粘）降溫至40℃，將預(yù)聚體高速攪拌下分散于含有2molTEA的去離子水中，以水為分散劑，乳化1h，抽去丙酮得到固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的WPU乳液。 以下分析表征中，Ⅰ代表分步擴(kuò)鏈法（Ⅰ）的產(chǎn)物；Ⅱ代表分步擴(kuò)鏈法（Ⅱ）的產(chǎn)物；Ⅲ代表一步擴(kuò)鏈法（Ⅲ）的產(chǎn)物。
3種產(chǎn)物的紅外譜圖基本一致，cm－1處PTMG的—OH基吸收峰和2267cm－1處IPDI的—NCO基吸收峰已經(jīng)消失， 3300cm－1左右和1534cm－1 處的吸收峰分別為為氨基甲酸酯 中—NH—的伸縮振動(dòng)峰和彎曲振動(dòng)峰， 1704cm－1處為氨基甲酸酯中CO的伸縮振動(dòng)峰， 1042cm－1為PTMG的C—O—C的伸縮振動(dòng)峰，表明生成了聚醚型聚氨酯產(chǎn)物。
不同擴(kuò)鏈劑經(jīng)濟(jì)性比較。取100gNCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的預(yù)聚物，分別用MOCA、DADMT及TX21三種擴(kuò)鏈劑固化，擴(kuò)鏈系數(shù)為0。95時(shí)，其用量分別為15。1g、12。1g及8。7g。而三者的價(jià)格分別為:MOCA(一級(jí)品)，4。5萬元/t;美國產(chǎn)的DADMT，8。5萬元/t;TX21，6萬元/t。由此可以看出，每100g預(yù)聚物，需消耗三種擴(kuò)鏈劑的用量價(jià)值分別為:MOCA0。68元，DADMT1。02元，TX210。52元。如果希望固化既能在常溫下進(jìn)行，又經(jīng)濟(jì)實(shí)用，無疑TX21是最合適的擴(kuò)鏈劑。
通過對(duì)MOCA、DADMT及TX21三種擴(kuò)鏈劑工藝性能和所得到的彈性體物理機(jī)械性能的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，3種擴(kuò)鏈劑得到的彈性體的力學(xué)性能相當(dāng)，新型擴(kuò)鏈劑TX21可以替代MOCA作聚氨酯彈性體的常溫?cái)U(kuò)鏈劑。不足之處是TX21較深，不適合于淺色制品。
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