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陰離子水性聚氨酯擴(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：2018-4-27 15:47:38 |
在水性聚氨酯中，以陰離子水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑的應(yīng)用較為廣泛，它是在聚氨酯鏈上引入陰離子基團(tuán)，使其具有足夠的親水性而分散在水中形成穩(wěn)定的乳液。常用的陰離子水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑基團(tuán)主要是羧酸鹽型和磺酸鹽型兩大類。
含羧基物質(zhì)主要有二羥甲基丙酸(DMPA)、二羥甲基丁酸(DMBA)、酒石酸、含羧基半酯二元醇、N，N2二羥基單馬來(lái)酰胺酸及二氨基苯甲酸等，前兩種尤其常見(jiàn);含磺酸基團(tuán)物質(zhì)有乙二胺基乙磺酸鈉、22磺酸鈉21，42丁二醇、1，32二羧基2苯磺酸鈉，以及合成的長(zhǎng)鏈磺酸鈉等.在陰離子水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑中，用得最多的就是二羥甲基丙酸(DMPA)。
近年來(lái)，有關(guān)水性聚氨酯的研究主要集中在對(duì)制備工藝方法多樣性的嘗試和原料的混合設(shè)計(jì)、NCOΠOH摩爾比率、DMPA的含量、中和度以及反離子的種類等方面，對(duì)聚氨酯進(jìn)一步與含碳二酰亞胺、三聚氰胺、氨基甲醛等的交聯(lián)反應(yīng)以及跟其他材料共混形成復(fù)合材料也有報(bào)道。
離子基團(tuán)賦予了聚氨酯能在水中分散的性質(zhì)，而聚氨酯分散體的性質(zhì)主要由軟硬段的性質(zhì)及其相互作用來(lái)決定，所以作為離子載體的軟段或者硬段以及軟硬段之間的關(guān)系是影響水性聚氨酯性能的關(guān)鍵因素。
水性聚氨酯的組成、結(jié)構(gòu)及性能。軟段原料一般指具有一定柔性的長(zhǎng)鏈分子.主要指聚醚二醇、聚酯二醇或二者的混合物，也包括脂肪族長(zhǎng)鏈異氰酸酯，如HDI。
聚酯型PU比聚醚型PU具有較高的強(qiáng)度和硬度，這歸因于酯基的極性大，其內(nèi)聚能(12.2kJΠmo1)比醚基的內(nèi)聚能(4.2kJΠmo1)高，軟段分子間作用力大，內(nèi)聚強(qiáng)度較大，機(jī)械強(qiáng)度就高，而聚醚的耐低溫性能和 抗水解性能強(qiáng)于前者.關(guān)于單一的二醇類的研究已經(jīng)非常深入。
對(duì)二元或者三元共聚二醇改性聚氨酯分散體也展開(kāi)研究，成果較顯著的有Kim和Yen[研究小組，Kim小組分別采用PPG作單一的二元醇類，PPGΠPCL、PTMGΠPCL、PPGΠPTAd、PTMGΠPTAd作二元共聚二醇類，PCL2PTMG2PCL作三元共聚二醇類制備陰離子型聚氨酯分散體，發(fā)現(xiàn)醇類共聚改性對(duì)平均粒徑大小影響為:二元三元單一;水蒸發(fā)滲透性:三元二元一元;對(duì)二元聚二醇來(lái)說(shuō)，聚酯型儲(chǔ)存模量和Tg大于聚醚。
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(shù)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(wèn)題。還可用于水性環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯等膠黏劑的制造。目前水性聚氨酯、水性樹(shù)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！
Yen研究小組的研究主要集中在以PCL2PEG2PCL為基礎(chǔ)的三嵌段水性聚氨酯，研究不同分子量的PEG和不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的軟段部分，以及R值(NCOΠOH)和DMPA的含量對(duì)產(chǎn)物性能的影響。
近年來(lái)，特殊結(jié)構(gòu)聚二醇的制備有較大的進(jìn)展，研究人員根據(jù)不同領(lǐng)域的需要制出具有特殊結(jié)構(gòu) 的聚二醇以期待更高的熱穩(wěn)定性和更強(qiáng)的力學(xué)性能.Fernada[10] 以HTPB(羥基封端的聚丁二烯)為聚二醇合成的陰離子型水性聚氨酯，使其具有聚丁二烯原有的性質(zhì)。
另外隨著HTPA含量的增加，分散體的粘度和粒徑都有不同程度的增加，拉伸強(qiáng)度和模量都在提高。
Kim等通過(guò)AA(己二酸)和DEPD(2，42二乙基21，52戊二醇)合成的聚二醇制備的陰離子型聚氨酯分散體，由于該聚二醇具有較大的空間位阻而提高了產(chǎn)物的水解穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高了熱穩(wěn)定性和高彈態(tài)模量。
同樣還有Lee等通過(guò)含有磺酸鹽基團(tuán)的長(zhǎng)鏈聚二醇合成了陰離子型的聚氨酯分散體，由于2SO3-Na+和2COO-N+ HR3之間強(qiáng)的靜電作用和二者高的解離度使材料具備了高的斷裂伸長(zhǎng)率和粘度。
水也是二官能度起始劑，可在高官能度聚醚多元醇生產(chǎn)中起降低聚醚平均官能度的作用，一般很少單獨(dú)使用。因此在制造聚醚多元醇應(yīng)注意起始劑中的水分含量，否則會(huì)降低聚醚官能度。
由于堿催化環(huán)氧丙烷的開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)過(guò)程存在少量羥基的歧化副反應(yīng)，聚醚多元醇的實(shí)際羥基官能度低于起始劑的平均官能度，對(duì)于高分子量聚醚，這種實(shí)際官能度與理論官能度的差異比較明顯。
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