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水性聚氨酯（脲）的擴鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內國際部經理 ) 發(fā)布時間：2018-3-7 13:58:25 |
根據(jù)分子結構上親水基團的類型，自乳化型水性聚氨酯可分為陽離子型、陰離子型、兩性型和非離子型。陽離子型PU是在預聚體溶液中，使用鹵素元素化合物或水性聚氨酯（脲）的擴鏈劑N-烷基二醇擴鏈，然后經季銨化或用酸中和從而實現(xiàn)自乳化。
而陰離子型是采用水性聚氨酯（脲）的擴鏈劑二羥甲基丙酸(DMPA)、水性聚氨酯（脲）的擴鏈劑二氨基烷基磺酸鹽等為擴鏈劑，引入羧基或磺酸基，再用三乙胺等進行中和并乳化。若在PU骨架上引入羥基、醚基、羥甲基等非離子基團，尤其是聚氧化乙烯(PEO)鏈段，可得到非離子型自乳化PU。
制備自乳化型水性PU分散體的方法很多，其共同特點是首先制備分子質量中等、端基為-NCO的PU預聚體，不同步驟在于擴鏈過程。其中最重要的有3種:丙酮法(相轉變法)、預聚體混合法和熔融分散法。
(1)丙酮法:先由大分子多元醇與多異氰酸酯反應，制成端基為-NCO的高黏度的疏水型預聚體，加入低沸點溶劑如丙酮、丁酮、四氫呋喃等，用親水單體進行擴鏈，在高速攪拌下加入水，通過一系列相態(tài)變化最終形成溶液，最后回收溶劑，得到穩(wěn)定的PU乳液。因使用丙酮為最多，故稱丙酮法。
該工藝特點是在丙酮存在下，預聚體與親水基團進行擴鏈反應形成高聚物，最后蒸去丙酮溶劑。此法具有適應性強，溶劑來源廣泛，易于回收處理，所得產品質量好，反應易于控制等優(yōu)點，但工藝復雜，成本較高;
(2)預聚體混合法:該工藝特點是不用溶劑或少用溶劑，借助特殊設備，直接將預聚體分散于水中進行擴鏈反應。此法較丙酮法溶劑用量少，工藝簡化，成本降低，但分散性差，一般只適用于低粘度特殊的預聚體;
(3)熔融分散法:首先是將擴鏈后的高聚物熔融，用尿素封端，接著加入甲醛溶液進行羥甲基化反應，然后分散于水中形成PU乳液。此法工藝簡單，不用溶劑，易于控制，但反應不完全，產品性能不好。此外，還有固體自動分散法、剪切力分散法、亞胺法、甲酮連氮法、-NCO封端法等。
(4)水性PU乳液的穩(wěn)定機理。O.Lorenz以雙電層理論來說明離子型水性PU的穩(wěn)定機理:預聚物分散以后，疏水的分子鏈卷曲形成顆粒的核，帶有離子的親水基團則位于顆粒的表面，親水基團朝向水中。
化學名稱：4,4'-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺),固化劑擴鏈劑MCDEA
分子式：C21H28Cl2N2
分子量：379.37
CASNo.:106246-33-7
4,4'-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺),固化劑擴鏈劑MCDEA特性與用途
a. 本品與 TDI 預聚體有著良好地相容、配伍性，所制備的PU制品具有優(yōu)良的物理以及動態(tài)力學性能，在PU的澆注、噴涂、RIM等工藝技術方法都可使用；在PU的彈性體、微孔制品、膠粘劑、涂層劑等制品制備中，都有著廣泛地應用；
b. 本品也可以用作環(huán)氧樹脂的固化劑以及供制備聚酰亞胺等所用；
c. 由于在MDA中“乙基”基團的引入，使本品的毒性大為減低，如對于大白鼠經口中毒值為 LD50＞5000mg/kg
由于顆粒不停地做布朗運動以及正負離子相伴而生，在顆粒表面形成一個雙電層，產生了電動勢。這種電動勢阻止了顆粒之間的相互接近而凝聚，起到了類似乳化劑的作用。
在非離子分散體中，親水性的PEO鏈段分布在粒子表面，并向水相中伸展，當粒子靠得很近時，PEO在水相中的鏈段的自由運動受阻，導致體系熵減小，因此粒子之間的排斥是自發(fā)產生的。
PU乳液涂膜的透氣性和透水汽性比較差，作為頂層光亮劑在裝飾方面仍不如溶劑性涂飾劑。在已商品化的水性PU中，大多是線型聚合物，常需要改性來增加膜的耐水、耐溶劑、耐化學品性以及力學性能。這些性能取決于水性PU的親水性和分子結構。
這些性能的改進通過接枝或嵌接其它聚合物，外加或內置交聯(lián)劑以及共混和形成互穿聚合物網絡等手段來實現(xiàn)。在各種改性手段中，接枝、嵌段和交聯(lián)是最常用的。
結果表明，通過引入環(huán)氧樹脂得到的涂膜耐水性大大提高。 吳曉青等探討了環(huán)氧樹脂E-44對水性聚氨酯進行改性，當DMPA質量分數(shù)為5%~7%，環(huán)氧樹脂添加量的質量分數(shù)為5%~8%，采用相反轉分散方法時，可得到較穩(wěn)定的環(huán)氧樹脂改性水性聚氨酯分散液，且分散液綜合性能較好;用環(huán)氧樹脂改性的水性聚氨酯制備的涂膜具有硬度高，耐水性和耐溶劑性好等特點。
王春會等人采用環(huán)氧樹脂(EP)、聚酯二元醇、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、二羥甲基丙酸(DMPA)等制備了環(huán)氧樹脂改性水性聚氨酯。
文章版權：張家港雅瑞化工有限公司
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固化劑|擴鏈劑|交聯(lián)劑
