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陰離子型水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2018-3-8 14:53:14 |
該文討論了影響陰離子型水性聚氨酯性能的因素，分析了陰離子型水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑合成聚氨酯的問題。
水性系統(tǒng)聚氨酯以其對生態(tài)環(huán)境的友好、在運(yùn)輸和使用上的安全性等優(yōu)勢，越來越受到人們的關(guān)注，并逐漸被市場所接受.以歐洲為例，水性系統(tǒng)聚氨酯除了在建筑及自動(dòng)化電解涂料行業(yè)的廣泛應(yīng)用外，在其他方面也占據(jù)了主導(dǎo)地位。
在水性聚氨酯中，以陰離子型的應(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。常用的陰離子型水性聚氨酯擴(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，N2二羥基單馬來酰胺酸及二氨基苯甲酸等，前兩種尤其常見;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，以及合成的長鏈磺酸鈉等.在陰離子型水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑中，用得最多的就是二羥甲基丙酸(DMPA)。
近年來，有關(guān)水性聚氨酯的研究主要集中在對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。
4,4'-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(固化劑擴(kuò)鏈劑MCDEA)是MDA類的衍生體，可與TDI 預(yù)聚體配伍制備性能優(yōu)良的PU彈性體。它與相應(yīng)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(yīng)用。本品基本無毒，被歐盟批準(zhǔn)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(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，如對于大白鼠經(jīng)口中毒值為 LD50＞5000mg/kg
對二元或者三元共聚二醇改性聚氨酯分散體也展開研究，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;對二元聚二醇來說，聚酯型儲(chǔ)存模量和Tg大于聚醚。
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的含量對產(chǎn)物性能的影響。
近年來，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等通過含有磺酸鹽基團(tuán)的長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率和粘度。
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