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水性聚氨酯(WPU)涂料擴(kuò)鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2018-4-2 14:35:48 |
水性聚氨酯(WPU)涂料的問世，適應(yīng)了目前涂料節(jié)能環(huán)?；男枨螅⑶乙云浣】?、安全可靠、VOC排放量極少、不燃不爆等一系列優(yōu)點(diǎn)，越來越受到消費(fèi)者的關(guān)注。但是與溶劑型聚氨酯相比，單純的WPU存在著涂膜耐溶劑性和耐水性差、硬度低、力學(xué)性能不佳等缺點(diǎn)。因此，對WPU進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男钥梢钥朔湓趯?shí)際應(yīng)用上的缺陷，對水性涂料時(shí)代“春天”的到來具有劃時(shí)代的意義。
近年來國內(nèi)外對含有氨基的有機(jī)硅改性WPU的研究不斷，其中主要有兩種改性方法：(1)將含有—NH2的有機(jī)硅預(yù)聚體有機(jī)合成過程中鑲嵌入聚氨酯鏈段中。有機(jī)硅與聚氨酯溶液的差異以及氨基突出的反應(yīng)活性，所以聚合反應(yīng)需要在溶劑條件下進(jìn)行。(2)在預(yù)聚體乳化過程中引入含—NH2的有機(jī)硅化合物。該方法產(chǎn)率高，環(huán)境污染小，應(yīng)用較廣泛。
將含端—OH有機(jī)硅單體添加至甲苯二異氰酸酯和聚醚二元醇的混合物中進(jìn)行混合后生成預(yù)聚體。用水性聚氨酯(WPU)涂料擴(kuò)鏈劑對其進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，然后用DMPA進(jìn)行親水?dāng)U鏈后用，N,N-二乙基乙胺中和，得到有機(jī)硅聚氨酯乳液。測試結(jié)果表明，聚氨酯經(jīng)由水性聚氨酯(WPU)涂料擴(kuò)鏈劑改性后壞境抗性及力學(xué)性能等有所提高。
衛(wèi)曉利等則使用封端劑N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(APAETMS)對磺酸型WPU乳液進(jìn)行改性，合成得到了有機(jī)硅/聚氨酯乳液。分析測試了APAETMS和水性聚氨酯(WPU)涂料擴(kuò)鏈劑的含量對磺酸型WPU乳液性能的影響。
試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著單體DHPA與APEATMS含量的增大，磺酸型WPU的平均粒徑減少，分散系數(shù)減少；改性磺酸型WPU的粒子呈殼狀結(jié)構(gòu)而粒徑則呈多元分布狀態(tài)；隨著硅烷封端劑含量的增加，改性磺酸型WPU微乳液的表觀黏度呈現(xiàn)下降趨勢，分散系數(shù)與平均粒徑均增大；當(dāng)硅烷封端劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.5%增加至2.0%時(shí)，改性磺酸型WPU乳液的固體含量比改性前有一定幅度的增加，最高可達(dá)65%。
4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷(脂肪胺固化劑擴(kuò)鏈劑PACM,HMDA)用于制備環(huán)境友好且透明的脂肪族異氰酸酯，是氨基甲酸酯、聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂固化劑、用于紡織、造紙、人造革，也可用于染料、醫(yī)藥中間體。
物理特性
熔點(diǎn)：35~45℃
沸點(diǎn)：333.02℃
閃點(diǎn)：153℃
燃點(diǎn)：300℃
相對密度：0.97
耐高低溫、耐氣候老化、電氣絕緣、憎水、難燃、無毒無腐蝕和生理惰性均是材料改性等研究所希望得到的特殊性能。自身具有特殊的組分和分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅集有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和無機(jī)物的功能于一身，具有上述所有的優(yōu)越性能。同時(shí)含有有機(jī)硅聚合物的涂層極具潤滑感和柔順感。
多羥基化合物具有高強(qiáng)度、高模量、熱穩(wěn)定等優(yōu)異性能，可直接參與WPU的合成反應(yīng)，典型代表為環(huán)氧樹脂(EP)。該改性方法的主要目標(biāo)在于使WPU主鏈形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在改性反應(yīng)中將支化點(diǎn)引入WPU的主鏈上，使之形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。改性過程中，環(huán)氧基與—OH發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)與氨基甲酸酯發(fā)生開環(huán)反應(yīng)。環(huán)氧樹脂改性的意義在于提高WPU涂膜的耐水、耐溶劑和耐高溫等環(huán)境不利因素。
吳躍煥通過引入環(huán)氧樹脂E-44、BDO、內(nèi)交聯(lián)劑三羥甲基丙烷(TMP)等共聚合對WPU結(jié)構(gòu)進(jìn)行交聯(lián)改性。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)DMPA加入量為7.0%~8.0%，E-44質(zhì)量分?jǐn)?shù)6.0%左右時(shí)，所得到的產(chǎn)品涂膜在硬度、光澤度、熱穩(wěn)定性和抗沖擊強(qiáng)度等方面有較好的性能，基本可以滿足當(dāng)今市場對木器涂料的要求。從經(jīng)濟(jì)的角度來看，投入工業(yè)化生產(chǎn)具有較大的效益。
謝偉等通過混合不同配比的異佛爾酮異氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇、一縮二乙二醇(DEG)、環(huán)氧樹脂E-51、DMPA和TMP等試劑制得的各種環(huán)氧樹脂改性WPU乳液膠膜進(jìn)行力學(xué)性能、拉伸剪切強(qiáng)度和水分散體黏度的測試。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，改性制得的WPU分散體的涂膜力學(xué)性能均能得到不同程度的提高，環(huán)氧樹脂最適宜的添加量為4%～8%，并且在一定范圍內(nèi)隨著E-51環(huán)氧樹脂量的增加，膠膜的拉伸強(qiáng)度與拉伸剪切強(qiáng)度同時(shí)增大。
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