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高性能水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2018-5-6 14:33:10 |
以自制的 １，２－二羥基－３－丙磺酸鈉ＤＨＰＡ作為高性能水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑，采用自乳化法制備了高性能水性聚氨酯乳液，并討論了Ｒ值和高性能水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑對(duì)水性聚氨酯乳液及膠膜性能的影響。
高性能水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑實(shí)驗(yàn)原材料：甲苯二異氰酸酯 （ＴＤＩ）；聚氧化丙烯二醇（Ｎ２１０），Ｍｎ＝１０００；１，２－二羥基－３－丙磺酸鈉（ＤＨＰＡ），純度大于９５％，自制；Ｎ－甲基－２－吡咯烷酮，分析純；二正丁胺，分析純；二月桂酸二丁基錫（Ｓｎ１９％），進(jìn)口，分析純。
高性能水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑實(shí)驗(yàn)步驟：在裝有溫度計(jì)、冷凝回流管和攪拌器的四口燒瓶中，將一定量的Ｎｇ２１０于１１０℃真空脫水２ｈ，冷卻到３０℃通入氮?dú)?，加入?jì)量的ＩＰＤＩ和少量催化劑（二月桂酸二丁基錫），升溫到７０～７５℃反應(yīng)至Ｗ（ＮＣＯ）≈３％，用二正丁胺滴定法判斷反應(yīng)終點(diǎn)。
降溫至６０℃將ＤＨＰＡ和Ｎ－（β－氨乙基）－γ－氨丙基三甲氧基硅烷和γ－氨丙基三甲氧基硅烷按照一定的質(zhì)量比溶解在少量的ＮＭＰ中，然后向體系中緩慢加入ＮＭＰ溶液，于７０℃反應(yīng)１．５ｈ，降溫至３０℃，并向體系中慢慢加入一定量的去離子水劇烈攪拌乳化，得高固含量低黏度的水性聚氨酯微乳液。
把樣品膜在真空下干燥至恒量，室溫測(cè)定樣品膜的質(zhì)量，然后把樣品膜浸泡于室溫下的去離子水中２４ｈ后取出，吸去表面游離的水分，稱量按質(zhì)量改變量與原來質(zhì)量的比計(jì)算吸水率Ω（％）。用二正丁胺（已標(biāo)定） 滴定法滴定預(yù)聚體中－ＮＣＯ的含量。
熔點(diǎn)(℃)≥180
鐵Fe3+ (PPM)≤5
含量(%)≥99
鈉Na+ (PPM)≤50
水份(%)≤0.3
鉀K+ (PPM)≤10
羥值(mgKOH/g):810～860
磷PO43- (PPM)≤10
酸值(mgKOH/g):414.2-418
硅SiO2 (PPM)≤1
殘荃(%)≤0.03
灰份(%)≤0.03
硫酸根離子SO42-(PPM)≤10
2,2-二羥甲基丙酸(擴(kuò)鏈劑親水劑DMPA)用途：DMPA是一種既有羥基又有羧基基團(tuán)， 多功能受阻的二元醇分子，自由酸基團(tuán)在與堿中和后，能積極提高樹脂的水溶性或分散性能；引入極性基團(tuán)，改進(jìn)涂料的附著力和合成纖維的染色性能；增加鍍膜的堿溶性。DMPA是一種多用途的有機(jī)原料。本產(chǎn)品在水性聚氨酯制造中既是擴(kuò)鏈劑，又能使聚氨酯獲得自乳化性能，可制成穩(wěn)定性優(yōu)良的自乳化性水性聚氨酯；還用于制備聚氨酯水乳液型皮革涂飾劑，是傳統(tǒng)的水乳性聚丙烯酸酯皮革涂飾劑的升級(jí)換代產(chǎn)品；用作改進(jìn)聚酯樹脂的添加剤；用作制造光敏樹脂和液晶的原料；用于環(huán)氧酯涂料、聚氨酯彈性體及粉末涂料；用于制造磁性記錄材料及其粘合劑，以生產(chǎn)錄音磁帶、錄像磁帶、計(jì)算機(jī)磁帶、數(shù)據(jù)記錄磁帶和磁卡等。
ＷＰＵ紅外譜圖，在３２９９ｃｍ－１附近的寬峰為Ｎ－Ｈ伸縮振動(dòng)峰，相應(yīng)的１５２１ｃｍ－１及１３７３ｃｍ－１兩峰分別為對(duì)應(yīng)于Ｃ－Ｎ－Ｈ彎曲振動(dòng)和Ｎ－Ｃ－Ｏ的伸縮振動(dòng)，在１７１２ｃｍ－１處出現(xiàn)的為Ｃ＝Ｏ伸縮振動(dòng)峰，其它如甲基的伸縮振動(dòng)在２９６８ｃｍ－１，彎曲振動(dòng)在１２６０ｃｍ－１，需要指出的是由于主鏈上硅氧烷的存在，在１０６０ｃｍ－１附近有 Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ伸縮振動(dòng)造成的兩個(gè)強(qiáng)吸收峰，導(dǎo)致在１０４０ｃｍ－１出現(xiàn)的Ｓ＝Ｏ吸收峰被掩蓋，同樣原因Ｓ＝Ｏ在１１５０～１２２０ｃｍ－１處的吸收峰也觀察不到， 但８０１ｃｍ－１為ＣＨ３－Ｓｉ搖擺振動(dòng)峰，說明共聚物中存在硅氧鏈，由以上分析可見合成了目標(biāo)產(chǎn)物。
Ｒ值（ＮＣＯ／ＯＨ）是影響乳液性能的主要因素，在實(shí)驗(yàn)中我們測(cè)定了親水基團(tuán)含量為５％時(shí)Ｒ值為１．５～３．５時(shí)乳液的外觀、貯存穩(wěn)定性及黏度（圖２），結(jié)果表明Ｒ值在２～３時(shí)乳液穩(wěn)定，隨著Ｒ值 的增大，乳液的外觀由白色分層到透明、半透明帶藍(lán)光白色乳液過渡到藍(lán)光白色乳液，最后至白色乳液。
乳液顏色的變化反映出粒徑從小到大。原因可能是隨著Ｒ值的增大，親水性離子的含量相對(duì)減小，親水性減弱，雙電層厚度減小，顆粒的水溶脹性減弱，均會(huì)使粒徑減小。Ｒ值影響乳液的粒徑和多分散性，從而影響乳液的黏度，隨著Ｒ值增大，黏度變小。這是因?yàn)椋抑翟酱?、粒徑越大、粒子?shù)越少、離子間平均距離越大、黏度越??；另外Ｒ值增大、親水離子含量減少、離子水化作用減弱，黏度減小。
當(dāng)ＤＨＰＡ在親水基團(tuán)中的含量為５％時(shí)，Ｒ值對(duì)膠膜力學(xué)性能影響的情況。在一定的范圍內(nèi)，隨著Ｒ值增大，磺羧酸型聚氨酯膠膜的拉伸強(qiáng)度和硬度增大，斷裂伸長(zhǎng)率和吸水率降低。這是由于隨著Ｒ值的增大，分子鏈中的 －ＮＣＯ端基數(shù)量增多，加水乳化時(shí)與水反應(yīng)生成 的脲鍵結(jié)構(gòu)，脲鍵比氨酯鍵更能形成氫鍵，提高硬段間的親和力，因此提高了乳液膠膜的機(jī)械性能。在提高力學(xué)性能的同時(shí)也產(chǎn)生了更多的疏水鏈段，降低了涂膜的吸水率，使涂膜的耐水性能增強(qiáng)。當(dāng)Ｒ為２時(shí)制得的膠膜具有最佳的綜合性能。
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