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擴(kuò)鏈劑改變聚氨酯耐水性
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2018-5-14 15:50:46 |
水性聚氨酯是以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系，也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水為溶劑，無(wú)污染、安全可靠、機(jī)械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹擴(kuò)鏈劑改變聚氨酯耐水性的能力。
擴(kuò)鏈劑改變聚氨酯耐水性實(shí)驗(yàn)中2號(hào)試樣乳膠膜的吸水率比1號(hào)試樣的小，可能是由于1號(hào)試樣用deg作為擴(kuò)鏈劑時(shí)，所含—o-較多的原因所致。擴(kuò)鏈劑改變聚氨酯耐水性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，所含—o-較多時(shí)，一方面由于—o-與水分子有氫鍵作用，可以與水結(jié)合，另一方面由于—o-較為柔順，增大了分子鏈與水的接觸機(jī)會(huì)，從而使其吸水率較大。
2號(hào)試樣由于用含有剛性憎水基團(tuán)苯環(huán)的bpa取代了部分deg，且bpa分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱，有利于乳液在成膜過(guò)程中結(jié)晶，從而使得其吸水率較小。對(duì)于兩個(gè)試樣而言，最初影響其乳膠膜吸水率的關(guān)鍵因素是可以直接與水接觸的強(qiáng)親水基團(tuán)和可以形成氫鍵的弱親水基團(tuán)。在強(qiáng)親水基團(tuán)含量相同的情況下，由于1號(hào)試樣含有的—o-較多，所以其吸水率也較大。
擴(kuò)鏈劑改變聚氨酯耐水性實(shí)驗(yàn)中2號(hào)試樣中用bpa取代部分deg，也就是在wbpu分子中引入了結(jié)構(gòu)對(duì)稱的剛性鏈段，容易結(jié)晶，限制了pu分子鏈的運(yùn)動(dòng);1號(hào)試樣則不同，柔性鏈段較多，分子鏈容易運(yùn)動(dòng)。從這一點(diǎn)上來(lái)看，2號(hào)試樣的吸水率受強(qiáng)親水基團(tuán)—cooh的影響最大，分子鏈運(yùn)動(dòng)對(duì)其影響很小;1號(hào)試樣受兩個(gè)因素的影響基本相當(dāng)。從這兩個(gè)試樣的吸水率來(lái)看前期的吸水率主要受強(qiáng)親水基團(tuán)影響，后期的吸水率主要由分子鏈的運(yùn)動(dòng)影響。
從兩種擴(kuò)鏈劑的結(jié)構(gòu)來(lái)看，在最初吸水率的影響下，聚合物大分子處于溶脹狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，有柔性鏈段的分子運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，對(duì)于1號(hào)試樣形成的乳膠膜來(lái)說(shuō)，由于分子鏈的運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，使最初與水不能直接接觸的弱親水性基團(tuán)在分子鏈運(yùn)動(dòng)的情況下可以與水接觸，從而使其吸水率進(jìn)一步增大。
由于1號(hào)試樣的弱親水性基團(tuán)的含量較大，所以在后期對(duì)乳膠膜的吸水率影響較大，成為對(duì)乳膠膜后期吸水率影響的一個(gè)關(guān)鍵因素。這就是1號(hào)試樣乳膠膜的吸水率一直持續(xù)增大，而2號(hào)試樣乳膠膜吸水率在48h后就基本趨于飽和的原因所在(1號(hào)試樣吸水溶脹之后的體積要明顯的大于2號(hào)試樣)。
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。
就防水性來(lái)說(shuō)，1號(hào)試樣中乳膠膜的這種結(jié)構(gòu)也將不利于防水，因?yàn)楫?dāng)這些含量較多的弱親水基團(tuán)充分親水趨于飽和時(shí)，可能在乳膠膜中由這些親水基團(tuán)形成毛細(xì)管，使水能夠順利地通過(guò)。而2號(hào)試樣乳膠膜中由于疏水性苯環(huán)的存在則不存在這個(gè)問(wèn)題。
同樣，1號(hào)試樣在剛?cè)榛陼r(shí)，試驗(yàn)所測(cè)的乳液粒徑比放置一段時(shí)間后乳液粒徑將會(huì)大很多，而2號(hào)試樣的乳液粒徑變化則不大。因?yàn)槿榛^(guò)程中可能只是強(qiáng)親水基團(tuán)形成了乳化中心，弱親水基團(tuán)還未形成親水中心。放置一段時(shí)間后，由于分子運(yùn)動(dòng)的原因，一方面聚合物分子在水中運(yùn)動(dòng)，使弱親水基團(tuán)更多地暴露在水中，與水分子充分接觸;另一方面是水分子的運(yùn)動(dòng)，水分子慢慢地滲入到聚合物分子所形成的無(wú)規(guī)線團(tuán)中。在這兩者共同運(yùn)動(dòng)的作用下，使弱親水基團(tuán)和水分子以氫鍵的作用相互作用，形成更多的親水中心，有利于乳液的穩(wěn)定性，但是乳液黏度將會(huì)增大。同時(shí)，如果將乳液液滴看成是固相的話，如果其溶脹體積過(guò)大，將會(huì)不利于乳液的穩(wěn)定性。具體情況還有待于進(jìn)一步研究說(shuō)明。
酸、堿處理后力學(xué)性能的變化：酸、堿處理后乳膠膜的力學(xué)性能保持率是衡量聚氨酯防水涂料的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)酸、堿處理后，2號(hào)乳膠膜的延伸率比1號(hào)低，拉伸強(qiáng)度比1號(hào)高。但是2號(hào)經(jīng)酸、堿處理后的延伸率和拉伸強(qiáng)度都能滿足80%保持率的要求。
由于擴(kuò)鏈劑bpa中含有剛性憎水基團(tuán)苯環(huán)，而deg中含有柔性親水基團(tuán)—o-，所以2號(hào)試樣乳液的平均粒徑比1號(hào)試樣的大，分布寬;2號(hào)乳膠膜比1號(hào)的吸水率小，且在48h后已基本趨于飽和;拉伸強(qiáng)度高，延伸率低;而且2號(hào)經(jīng)酸、堿處理后的拉伸強(qiáng)度和延伸率都能滿足聚氨酯涂料標(biāo)準(zhǔn)的要求。在此基礎(chǔ)上制得的水性聚氨酯涂料的拉伸強(qiáng)度為9.09mpa，延伸率為453%;酸、堿處理后的拉伸強(qiáng)度和延伸率分別為7.41mpa、8.36mpa和479%、429%。
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