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聚酯型聚氨酯親水性擴(kuò)鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2018-4-25 21:56:12 |
以聚酯多元醇、甲苯二異氰酸酯、聚酯型聚氨酯親水性擴(kuò)鏈劑二羥甲基丙酸(DMPA)等為主要原料，采用預(yù)聚體法，制備了聚酯型水性聚氨酯，研究了NCO/OH比、聚酯型聚氨酯親水性擴(kuò)鏈劑DMPA用量、中和度、乙二胺用量對水性聚氨酯乳液粒徑的影響，產(chǎn)品可達(dá)到印刷油墨所需樹脂的要求。
實(shí)驗(yàn)主要原料和試劑。甲苯二異氰酸酯(TDI)，工業(yè)級;聚酯多元醇，平均分子量2000，工業(yè)級;聚酯型聚氨酯親水性擴(kuò)鏈劑二羥甲基丙酸(DPMA)，工業(yè)級;三乙胺(TEA)、乙二胺、丙酮等均為分析純，使用前經(jīng)4A分子篩脫水。
水性聚氨酯乳液的制備。將一定量的聚酯多元醇在120℃真空脫水，將計(jì)量好的TDI緩慢滴加到裝有冷凝管，機(jī)械攪拌和通氮管的三口燒瓶里，升溫到75℃反應(yīng)2小時(shí)，加入DMPA擴(kuò)鏈并加幾滴催化劑，升溫到85℃反應(yīng)，隔一定時(shí)間取樣并用二正丁胺法滴定。
當(dāng)NCO%達(dá)到理論值時(shí)降溫到40℃，加入丙酮降低粘度，用三乙胺進(jìn)行中和，在快速攪拌下加含有乙二胺的去離子水進(jìn)行乳化分散，減壓將溶劑蒸餾除去，得到穩(wěn)定的水性聚氨酯乳液。
乳液微粒粒徑的測定。在程序中設(shè)置好乳液的物性，選擇合適溶劑將樣品稀釋到適宜的濃度，置于SympatecNANOPHOX納米激光粒度分析儀的恒溫樣品池中，測量樣品的粒徑。
討論 211NCO/OH對水性聚氨酯乳液粒徑的影響。聚氨酯的分子結(jié)構(gòu)是由多異氰酸酯、親水?dāng)U鏈劑形成的硬段和聚多元醇形成的軟段交替組成的，其中軟、硬段在分子中的比例對水性聚氨酯乳液的粒子尺寸有明顯影響。
隨著NCO/OH的增大，粒徑逐漸增大。這是由于隨著NCO/OH比值的增大，殘余在乳液粒子中的二異氰酸基團(tuán)與水反應(yīng)生成取代脲的時(shí)間相對較長，乳液表面的脲基極性很強(qiáng)，并且在分散時(shí)使得反應(yīng)熱增加，顆粒粘性增加，導(dǎo)致碰撞時(shí)易發(fā)生粘連，不易被剪切力分散，致使乳液的粒徑增大。
2,2-二羥甲基丁酸(擴(kuò)鏈劑親水劑DMBA)在水中溶解度為48%，DMPA為12%。同時(shí)DMBA熔點(diǎn)低，為108℃～115℃ ；
由于DMBA具有優(yōu)良的溶解性和低熔點(diǎn)，因而它在合成水性聚氨酯乳液過程不需要溶劑或少加溶劑。
（2）.高反應(yīng)率，反應(yīng)速度快，反應(yīng)溫度低。合成聚氨酯預(yù)聚體反應(yīng)時(shí)間短，一般只要50-60分鐘，而DMPA則要150-180分鐘。這是因?yàn)镈MBA結(jié)構(gòu)中比DMPA多了一個(gè)亞甲基，使羧基與亞甲基的距離加大，羧基與異氰酸酯的空間位阻減少，從而使反應(yīng)速率增大。
（3）.用于水性聚氨酯乳液其粒徑更細(xì)且分布窄，膠膜性能優(yōu)異，光澤度高。
2,2-二羥甲基丁酸(擴(kuò)鏈劑親水劑DMBA)用途：DMBA是帶有兩個(gè)活性的羥甲基團(tuán)的新戊基羧酸，因此可以被用作合成水性高分子體系，可廣泛用于水溶性聚氨酯、聚酯、環(huán)氧樹脂等方面。DMBA在不同溶劑中具有比DMPA更好的溶解性能，因此可以使工作效率得到很大的改善。
DMBA被視為水性聚氨酯用新一代綠色環(huán)保型擴(kuò)鏈劑和內(nèi)乳化劑，生產(chǎn)水性聚氨酯膠黏劑，無需使用有機(jī)溶劑，有機(jī)殘留物為零。不存在使用DMPA熔點(diǎn)高、溶解慢、反應(yīng)時(shí)間長、能耗高、產(chǎn)品性能差、需要加入有機(jī)溶劑、溶劑殘留量大等問題。還可用于水性環(huán)氧樹脂、聚酯等膠黏劑的制造。目前水性聚氨酯、水性樹脂、水性膠粘劑、水性涂料等水性產(chǎn)品多用途改性助劑(親水?dāng)U鏈劑)，作為單體，改性過程中，二羥甲基丁酸(DMBA)無需添加任何有機(jī)溶劑(以水代替)，生產(chǎn)工藝更加簡單，性能穩(wěn)定，.其中二羥甲基丙酸(DMPA)以優(yōu)越的性價(jià)比使得其在水性領(lǐng)域應(yīng)用較為普遍！
同時(shí)隨著NCO/OH比值的增大，剛性鏈段含量增加，預(yù)聚物的剛性增加，柔順性下降，高分子鏈末端距越大，分子鏈體積增大，致使分散體分散效果變差，這也會導(dǎo)致乳液的粒徑隨著NCO/OH的增大而增大。
高溫水解老化研究結(jié)果顯示出了噴涂聚脲的處理和聚脲的長期性能之間的微妙平衡。雖然這是事實(shí)，即雜化聚脲在固化過程中往往對大氣濕度，大幅提高聚合物的總的水解性能可以通過仔細(xì)選擇多元醇組分來實(shí)現(xiàn);特別是在施工過程中可以控制條件的情況下，如濕度。
擴(kuò)鏈劑種類對聚氨酯彈性體性能的影響實(shí)驗(yàn)步驟：分別以MOCA、DMTDA、BDO為擴(kuò)鏈劑與PPO按摩爾比12∶9配成B組分，與同一批的預(yù) 聚物[w(—NCO)=13%]反應(yīng)制備RIM聚氨酯彈性體。
擴(kuò)鏈劑種類對聚氨酯彈性體性能的影響實(shí)驗(yàn)可知，由DMTDA制備的彈性體與MOCA制備的彈性體在力學(xué)性能上基本相同，而在反應(yīng)速度上DMTDA則表現(xiàn)出了反應(yīng)活性高的優(yōu)勢，4min內(nèi)即可脫模;MOCA則由于結(jié)構(gòu)中—NH2基鄰位Cl原子的空間位阻效應(yīng)和電子誘導(dǎo)效應(yīng)而導(dǎo)致其活性降低，固化時(shí)間長，不適合RIM工藝。
擴(kuò)鏈劑種類對聚氨酯彈性體性能的影響實(shí)驗(yàn)顯示，與胺類擴(kuò)鏈劑相比，由脂肪族擴(kuò)鏈劑BDO制備的彈性體則強(qiáng)度較差，這是因?yàn)榘奉悢U(kuò)鏈劑與二異氰酸酯反應(yīng)生成得脲基的極性比由二醇擴(kuò)鏈劑得到的氨酯基的極性強(qiáng)，相應(yīng)的剛性鏈段也易聚集在一起形成硬段，從而氫鍵更多，性能更好。
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