|
|
|
水性聚氨酯體系擴鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2018-3-6 16:15:34 |
近年來隨著各國環(huán)保法規(guī)的確立和環(huán)境保護意識的增強，傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯體系中揮發(fā)性有機化合物VOC排放越來越受嚴格限制，開發(fā)和應用水性聚氨酯體系已成為今后的發(fā)展方向。
聚氨酯由多異氰酸酯和水性聚氨酯體系擴鏈劑合成。與溶劑型相比，目前水性聚氨酯仍存在耐水耐化學性下降、硬度、耐磨性能差等諸多不足，但通過對水性聚氨酯結(jié)構(gòu)性能、乳化、成膜機理的進一步研究，以及依靠聚氨酯分子的可裁剪特性進行改性處理，與其它高聚物和無機材料復合，相信可開發(fā)出低VOC排放、性能卓越的產(chǎn)品。
聚氨酯的微相分離結(jié)構(gòu)。工業(yè)上，聚氨酯可用于制備膠粘劑、高檔涂料、涂飾劑、密封部件等。在生物材料科學領(lǐng)域，聚氨酯以其優(yōu)良的力學性能、良好的生物相容性和穩(wěn)定性被用于制造導液管、血液泵、人工心臟瓣膜，以及藥物載體，穩(wěn)定劑等。聚氨酯優(yōu)異的性能源于它特殊的微相分離結(jié)構(gòu)。
Cooper.S.L.在研究多嵌段聚氨酯時，于1966年首先提出聚氨酯具有微相分離的本體結(jié)構(gòu)。聚氨酯可以看成是一種含硬鏈段（由多異氰酸酯和水性聚氨酯體系擴鏈劑組成）和軟鏈段（通常是聚醚或聚酯二醇，聚烯烴或聚硅氧烷）的嵌段共聚物。
軟段使得大分子鏈易于旋轉(zhuǎn)，伸縮和蠕動，降低聚合物的軟化點，硬度和機械強度，熵彈性增加；硬段（由多異氰酸酯和水性聚氨酯體系擴鏈劑組成）則束縛大分子鏈的轉(zhuǎn)動，提高軟化點，硬度和機械強度，熵彈性減少。
由于軟硬段間的熱力學不相容性，軟段和硬段能夠通過分散聚集形成獨立的微區(qū)，并且表現(xiàn)出各自的玻璃化溫度。聚氨酯彈性體發(fā)生微相分離后，硬段微區(qū)分布于軟段相中起著物理交聯(lián)點的作用，賦予聚氨酯卓越的耐磨性能和其它特性。
趙長才研究了HTPB／AP推進劑中聚丁二烯聚氨酯彈性體的微相分離結(jié)構(gòu)[12]。在HTPB／IPDI彈性體中，由于軟、硬段溶解度參數(shù)的差值較大，因而彈性體存在微相分離。加入擴鏈劑增加了硬段的含量和極性，使硬段更容易聚集在一起形成硬段微區(qū)，提高了微相分離程度。研究中發(fā)現(xiàn)增加微相分離度能一定程度地提高拉伸強度或伸長率或同時提高拉伸強度和伸長率。
但微相分離程度并非越高越好，如果軟段硬段間分離程度過高造成宏觀的兩相分離，則此時軟硬段間無作用力可言，聚氨酯力學性能反而嚴重惡化。在研究聚硅氧烷軟段聚氨酯時發(fā)現(xiàn)：由于聚硅氧烷聚氨酯彈性體軟、硬段之間的溶解參數(shù)相差過大，導致彈性體的力學性能顯著下降。
4,4'-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(固化劑擴鏈劑MCDEA)是MDA類的衍生體，可與TDI 預聚體配伍制備性能優(yōu)良的PU彈性體。它與相應的 MOCA、740M等混合使用，可以使PU彈性體性能得以提高，體現(xiàn)了良好地疊加作用。在PU的澆注、噴涂、RIM等工藝技術(shù)方法，以及微孔制品、TPU、膠粘劑、涂層劑等制品制備中，都有著廣泛地應用。本品基本無毒，被歐盟批準可用于食品藥品接觸場合。
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(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(jīng)口中毒值為 LD50＞5000mg/kg
鑒于聚硅氧烷具有在表面富集的性質(zhì)，因此可以采用聚硅氧烷與其它聚醚共混物作為軟段形成聚氨酯彈性體，從而在保持力學性能的前提下提高聚氨酯材料的表面疏水性。
聚氨酯離聚體的分類。根據(jù)聚氨酯離聚體分子鏈所帶電荷的不同，可以從結(jié)構(gòu)上將聚氨酯離聚體分為陰離子型、陽離子型和兩性三大類。其中在分子主鏈上引入羧基（或磺酸基）等可離解為陰離子基團的聚氨酯離聚體稱為陰離子型聚氨酯。
分子鏈上引入氨基等可形成陽離子的基團稱為陽離子型聚氨酯,將兩種基團同時引入分子主鏈的稱為兩性聚氨酯。
聚氨酯離聚體的水分散原理。從結(jié)構(gòu)上講，聚氨酯離聚體包含大量的疏水鏈段和少量由離子化基團組成的親水鏈段。當聚氨酯離聚體分散于水相時，疏水鏈段相互纏結(jié)形成內(nèi)核,親水鏈段向水相伸展, 形成帶電的水化層。
O.Lorenz等以雙電層理論來說明離子性水性PU的穩(wěn)定機理：預聚物分散以后，憎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表面，親水基因朝向水中。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。雙電層阻止了顆粒之間的相互接近而凝聚。
文章版權(quán)：張家港雅瑞化工有限公司
http://www.mctechserv.com |
|
固化劑|擴鏈劑|交聯(lián)劑
