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水性聚氨酯/聚脲的擴(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：2018-3-13 11:24:16 |
水性聚氨酯在中和之后加水乳化的同時(shí)，水也起到擴(kuò)鏈劑的作用，水性聚氨酯/聚脲的擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈后大分子的端-NCO基團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)?NH2，進(jìn)一步同-NCO反應(yīng)，通過(guò)脲基(-NH-CO-NH-)使水性聚氨酯的分子量進(jìn)一步提高。
脂肪族水性聚氨酯使用脂肪族二異氰酸酯(如IPDI、TMXDI)為單體，其活性較低，因此，其在水中的擴(kuò)鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)加入水中加入水性聚氨酯/聚脲的擴(kuò)鏈劑乙二胺、肼或二乙烯三胺(多乙烯多胺)進(jìn)行；此法溶劑用量低，無(wú)須脫除溶劑，工藝更可靠，可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的綠色工藝生產(chǎn)。
以產(chǎn)品包裝形式分，水性聚氨酯可分為單組分水性聚氨酯和雙組分水性聚氨酯。其中，雙組分水性聚氨酯包括兩種類型：一種由水性聚氨酯主劑和交聯(lián)劑組成，如水性聚氨酯上的羧基可用多氮丙啶化合物進(jìn)行外交聯(lián)；另一種由水性羥基組分(可以是水性丙烯酸樹(shù)脂、水性聚酯或水性聚氨酯)和水性多異氰酸酯固化劑組成；使用時(shí)將兩組分混合，水揮發(fā)后，通過(guò)室溫(或中溫)可反應(yīng)基團(tuán)的反應(yīng)，形成高度交聯(lián)的涂膜，提高綜合性能。單組分水性聚氨酯包括單組分熱塑性、單組分自交聯(lián)型和單組分熱固性3種類型。
單組分熱塑性水性聚氨酯為線型或簡(jiǎn)單的分子型，屬第一代產(chǎn)品，使用方便，價(jià)格較低，貯存穩(wěn)定性好，但涂膜綜合性能較差；單組分自交聯(lián)型、熱固型水性聚氨酯是新一代產(chǎn)品，例如可以引入硅交聯(lián)單元或者干性油脂肪酸結(jié)構(gòu)組成自交聯(lián)體系，通過(guò)水性聚氨酯的羥基和氨基樹(shù)脂(HMMM)可以組成單組分熱固型水性聚氨酯。
由于引入自交聯(lián)基團(tuán)或加熱(或室溫)條件下可反應(yīng)的基團(tuán)，提高其性能得到了極大提高，其耐水、耐溶劑、耐磨性能可以接近雙組分水性聚氨酯體系，該類產(chǎn)品是目前水性聚氨酯的研究主流。因此，選材時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況選擇。
目前，陰離子型水性聚氨酯最為重要，水性聚氨酯的合成可分為兩個(gè)階段。第一階段為預(yù)逐步聚合，即由低聚物二醇、水性聚氨酯/聚脲的擴(kuò)鏈劑、水性單體、二異氰酸酯通過(guò)溶液(或本體)逐步聚合生成分子量為103量級(jí)的水性聚氨酯預(yù)聚體；第二階段為中和后預(yù)聚體在水中的分散和擴(kuò)鏈。
水性聚氨酯的乳化主要采用內(nèi)乳化法。該法利于水性單體在聚氨酯大分子鏈上引入親水的離子化基團(tuán)或親水嵌段：-COO- +NHEt3、SO3- +Na、-N+ -Ac、OCH2CH2等，在攪拌下自乳化而成乳液(或分散體)。這種乳液穩(wěn)定性好，質(zhì)量穩(wěn)定。根據(jù)擴(kuò)鏈反應(yīng)的不同，自乳化法主要有丙酮法和預(yù)聚體分散法。
化學(xué)名稱：4,4'-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺),固化劑擴(kuò)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(kuò)鏈劑MCDEA特性與用途
a. 本品與 TDI 預(yù)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(dòng)態(tài)力學(xué)性能，在PU的澆注、噴涂、RIM等工藝技術(shù)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(yīng)用；
b. 本品也可以用作環(huán)氧樹(shù)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(tuán)的引入，使本品的毒性大為減低，如對(duì)于大白鼠經(jīng)口中毒值為 LD50＞5000mg/kg
丙酮法在預(yù)聚中期、后期用丙酮或丁酮降低黏度，經(jīng)過(guò)中和，高速攪拌下加水分散，減壓脫除溶劑，得到水性聚氨酯分散體。該法工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量較好，缺點(diǎn)是溶劑需要回收，回收率低，且難以重復(fù)利用。目前，我國(guó)主要使用該法合成普通型芳香族水性聚氨酯。
預(yù)聚體分散法。即先合成帶有-NCO端基的預(yù)聚體，通常加入少量的N-甲基吡咯烷酮調(diào)整黏度，高速攪拌下將其分散于溶有二(或多)元胺的水中，同時(shí)擴(kuò)鏈得高分子量的水性聚氨酯。
根據(jù)國(guó)外加速老化試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明脂肪族聚脲經(jīng)6000h紫外線老化后，其主要性能指標(biāo)的保持率均在90%以上，而芳香族聚脲經(jīng)4000h紫外線老化后，其主要性能指標(biāo)的保持率僅為80%左右。
聚脲在噴涂施工過(guò)程中，由于異氰酸酯基（-NCO）和液態(tài)胺等的存在，仍屬有毒、有味和刺激性強(qiáng)烈的物質(zhì)。為此在進(jìn)行噴涂聚脲施工時(shí)，施工人員必須佩戴防毒口罩、防護(hù)眼鏡、膠皮手套，穿防護(hù)服和防護(hù)鞋，且應(yīng)站在上風(fēng)口作業(yè)。
只有在A、B組分經(jīng)過(guò)充分反應(yīng)，完全聚合并形成大分子的聚脲彈性體，且在不含游離單體的情況下，聚脲涂層還是符合環(huán)保要求的產(chǎn)品。
水性聚氨酯的初粘性較低也是阻礙其廣泛使用的原因之一。改進(jìn)初粘性除加入增稠劑的方法之外，合成環(huán)氧樹(shù)脂-水性聚氨酯體系，顯示了良好的初粘性，且其耐水性、耐溶劑、耐熱蠕變以及附著性能都有明顯改善。
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