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兩性離子型聚氨酯離聚物擴(kuò)鏈劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2018-4-26 15:57:42 |
以N,N-二甲基乙醇胺和N-甲基二乙醇胺為原料，在乙醇溶液中與氯乙酸和NaOH反應(yīng)，合成了N,N-甲基-N-(2-羥乙基)甜菜堿和N-甲基-N,N-二(2-羥乙基)甜菜堿。這些化合物可以作為兩性離子型聚氨酯離聚物擴(kuò)鏈劑使用。MDAPS也是一種很好的兩性離子型聚氨酯擴(kuò)鏈劑。由兩性離子型聚氨酯離聚物擴(kuò)鏈劑合成的聚氨酯性能很不錯(cuò)。
平均粒徑及其分布。本工作以Ng210大分子疏水鏈段構(gòu)成軟段、IPDI和小分子擴(kuò)鏈劑構(gòu)成硬段合成的WPU乳液，采用兩步法將親水?dāng)U鏈劑按照一定質(zhì)量比引入硬段區(qū)，使得WPU具有類似高分子表面活性劑的作用，能夠通過(guò)自乳化在水中分散形成穩(wěn)定的乳液。
在NCO與OH基團(tuán)的摩爾比為2時(shí)，研究了DHPA用量對(duì)乳液性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著DHPA用量增加，乳液的粒徑減小，粒度分布變窄，這是因?yàn)镈HPA的不斷引入使得WPU高分子鏈段的親水性不斷增強(qiáng)所致。相對(duì)于羧酸型WPU而言，本工作所制備乳液的平均粒徑更小(dn小于100nm)，粒徑分布更加均勻(PDI小于012)，這是因?yàn)閺?qiáng)酸鹽—SO3Na的親水性遠(yuǎn)大于弱酸鹽—COO(NCH2CH3)3的緣故。乳液的PDI均大于011，說(shuō)明乳液是多分散體系，這與羧酸型WPU乳液相似，但乳液固含量最高可達(dá)61%。
黏度及流變性。隨著DHPA用量增加，乳液黏度顯著增大，這是因?yàn)橛绊懭橐后w系黏度的最主要因素是乳膠粒的粒徑與粒徑分布。在聚合物組成和離子強(qiáng)度不變的條件下，乳膠粒的粒徑越小，其表面積越大，粒子間的相互作用越強(qiáng)，從而導(dǎo)致體系黏度增大，特別是親水基團(tuán)量較大時(shí)增加得更快。這是因?yàn)橛H水基團(tuán)的量越大則粒子數(shù)就越多，粒徑越小，粒子間平均距離也越小。粒子間距離減小意味著任何2個(gè)粒子進(jìn)入相互吸引區(qū)的機(jī)會(huì)迅速增加，位移困難，導(dǎo)致乳液黏度增大。
另外，隨著親水基團(tuán)量的增加，由于親水性增強(qiáng)而產(chǎn)生的水溶脹性使粒子的有效體積增大，結(jié)果導(dǎo)致粒子移動(dòng)阻力增大，乳液黏度隨之增大。隨著剪切速率增大，開始時(shí)乳液的表觀黏度急劇下降，隨后變得緩慢并趨于平穩(wěn)，即高固含量WPU乳液存在“剪切變稀”的行為，說(shuō)明該乳液具有假塑性流體的特征。
外觀:白色粉末
鐵(PPM)≤5
羥基含量%≥99
鈉(PPM)≤10
羥值,mgKOH.g-1:728~782
鉀(PPM)≤100
熔點(diǎn)°C≥108°C
磷(PPM)≤10
色度(PT-CO)≤150#
硅(PPM)≤1
水份%≤0.3
硫酸根離子(PPM)≤10
灰分%≤0.03
殘醛%≤0.03
酸值mgKOH/g:374.3-378.2
丙酮-三乙胺溶解試驗(yàn):澄澈透明
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(wú)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(zhǎng)、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(guò)程中，二羥甲基丁酸(DMBA)無(wú)需添加任何有機(jī)溶劑(以水代替)，生產(chǎn)工藝更加簡(jiǎn)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！
微觀形態(tài)。WPU乳液膠?；境是蛐?，沒有明顯的棒狀結(jié)構(gòu)，這與文獻(xiàn)所報(bào)道的高固含量WPU乳液膠粒外形有顯著差別。乳膠粒的粒徑較大且很不均勻，粒子之間間隙很大，粒子間基本沒有明顯的黏并現(xiàn)象。乳膠粒的粒徑明顯變小，而且粒子較密集，單位體積的粒子數(shù)目顯著增多，顯然其固含量較前者有所增大。
穩(wěn)定性。當(dāng)DHPA質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于4%時(shí)，乳液經(jīng)3次凍融出現(xiàn)凝膠;當(dāng)DHPA質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5%時(shí)，乳液經(jīng)4次凍融出現(xiàn)凝膠，這說(shuō)明乳液具有一定的抗凍性，但不及非離子型乳液的抗凍性好，其原因在于離子型乳液的穩(wěn)定性來(lái)源于乳膠粒的“雙電層結(jié)構(gòu)”，因此其抗凍性稍差。乳液在高溫下表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性，這是因?yàn)镈HPA為乳膠粒提供了磺酸根離子，這些強(qiáng)親水性基團(tuán)為乳膠粒提供電荷，增強(qiáng)了“雙電層結(jié)構(gòu)”的電勢(shì)，在乳膠粒之間形成了較強(qiáng)的靜電排斥作用，阻止乳膠粒凝聚的緣故。
親水性基團(tuán)將在乳膠粒表面吸附一層水，形成水化層，增大乳膠粒的空間體積，阻止乳膠粒因接近而發(fā)生凝聚的幾率。所以盡管乳液的固含量高達(dá)60%，其仍然很穩(wěn)定。乳液的貯存穩(wěn)定性也很好，室溫下放置6個(gè)月以上未出現(xiàn)明顯的分層。
小分子多官能團(tuán)化合物的應(yīng)用。在聚氨酯材料所用的小分子多官能團(tuán)化合物中，二元醇、多元醇、醇胺、二元胺等是多用途原材料：二元醇、多元醇、醇胺、二元胺可用作擴(kuò)鏈劑或交聯(lián)劑(固化劑)；二元醇和少量多元醇可用于合成聚酯多元醇；部分二元醇、多元醇、醇胺、二元胺可用作合成聚醚的起始劑；部分特殊二元胺還是制造二異氰酸酯的原料。二元羧酸一般用于制造聚酯多元醇。
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固化劑|擴(kuò)鏈劑|交聯(lián)劑
