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自乳化聚氨酯擴(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：2018-5-6 14:33:57 |
若在聚氨酯骨架上引入自乳化聚氨酯擴(kuò)鏈劑，尤其是聚氧化乙烯鏈段可得到非離子型自乳化聚氨酯。
聚氨酯鏈段中引入親水性成分，無(wú)需乳化劑直接分散到水中的方法稱為內(nèi)乳化法。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)上引入親水基團(tuán)的類型，自乳化聚氨酯擴(kuò)鏈劑合成的自乳化型水性聚氨酯可分為陽(yáng)離子型、陰離子型、兩性型和非離子型。陽(yáng)離子聚氨酯是在預(yù)聚體中使用自乳化聚氨酯擴(kuò)鏈劑N-烷基二醇擴(kuò)鏈，引入叔胺基，然后經(jīng)季胺化或用酸中和從而實(shí)現(xiàn)自乳化。
自乳化法又可分為預(yù)聚體法、溶液法、熔融分散法、酮亞胺—酮連氮法和保護(hù)端基法。
預(yù)聚體法。含端NCO的預(yù)聚體在不加或少加溶劑的情況下，直接在水中乳化同時(shí)進(jìn)行自乳化聚氨酯擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈以制備穩(wěn)定的水性聚氨酯(水性聚氨酯—脲)。該法由于粘度的限制，適用于活性不高的脂肪和脂環(huán)族異氰酸酯。此法優(yōu)點(diǎn)是不需回收大量溶劑。
用氨或脲與離子體封端的異氰酸酯預(yù)聚體反應(yīng)生成端脲基或端縮二脲聚氨酯預(yù)聚體，在一定外加剪切力的作用下，將該預(yù)聚體分散于水中，然后加入 醛基衍生物，在一定條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成大分子聚氨酯水乳液。
水性聚氨酯膠粘劑的粘接原理。溶劑型或無(wú)溶劑單組分、雙組分聚氨酯膠粘劑可充分利用NCO基團(tuán)的反應(yīng)，在粘接固化過(guò)程中增強(qiáng)粘接性能;而大多數(shù)水性聚氨酯膠粘劑中不含NCO基團(tuán)，因而主要是靠分子內(nèi)極性基團(tuán)產(chǎn)生內(nèi)聚力和粘附力進(jìn)行固化，另外，水性PU含有羧基、羥基等基團(tuán)，適宜條件下可參與反應(yīng)，使膠粘劑產(chǎn)生交聯(lián)，提高粘接力。
水性聚氨酯是在1943年由西德人P.Schlack首次成功制備，1967年聚氨酯乳液首次實(shí)現(xiàn)工業(yè)化并在美國(guó)市場(chǎng)問(wèn)世，1972年將聚氨酯水乳液用作皮革涂飾劑，水性聚氨酯開(kāi)始成為重要商品。
理化指標(biāo)：2,2-二羥甲基丙酸(擴(kuò)鏈劑親水劑DMPA)是一種無(wú)味，白色結(jié)晶，易溶于水、甲醇、二甲基甲酰胺等，難溶于丙酮、苯、甲苯等。。新戊基結(jié)構(gòu)使它有良好的耐熱性、耐水性和顏色穩(wěn)定性，它既具有醇的性質(zhì)，又具有羥酸化合物的性質(zhì)結(jié)構(gòu)又賦予它一些特殊用途。
2,2-二羥甲基丙酸(擴(kuò)鏈劑親水劑DMPA)用途：DMPA是一種既有羥基又有羧基基團(tuán)， 多功能受阻的二元醇分子，自由酸基團(tuán)在與堿中和后，能積極提高樹(shù)脂的水溶性或分散性能；引入極性基團(tuán)，改進(jìn)涂料的附著力和合成纖維的染色性能；增加鍍膜的堿溶性。DMPA是一種多用途的有機(jī)原料。本產(chǎn)品在水性聚氨酯制造中既是擴(kuò)鏈劑，又能使聚氨酯獲得自乳化性能，可制成穩(wěn)定性優(yōu)良的自乳化性水性聚氨酯；還用于制備聚氨酯水乳液型皮革涂飾劑，是傳統(tǒng)的水乳性聚丙烯酸酯皮革涂飾劑的升級(jí)換代產(chǎn)品；用作改進(jìn)聚酯樹(shù)脂的添加剤；用作制造光敏樹(shù)脂和液晶的原料；用于環(huán)氧酯涂料、聚氨酯彈性體及粉末涂料；用于制造磁性記錄材料及其粘合劑，以生產(chǎn)錄音磁帶、錄像磁帶、計(jì)算機(jī)磁帶、數(shù)據(jù)記錄磁帶和磁卡等。
水性聚氨酯雖然歷史不長(zhǎng)，但由于其本身所具有的無(wú)毒、不易燃燒、無(wú)污染、節(jié)能、安全可靠及不易擦傷被涂飾表面等優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)展非常迅速。
據(jù)報(bào)道，1992年至1997年間，水性聚氨酯的年平均增長(zhǎng)率為8%，并出現(xiàn)了一系列工業(yè)化產(chǎn)品，成功地應(yīng)用于皮革涂飾、紙張涂層、鋼材防銹、纖維處理、塑料及木材涂裝、玻璃涂布等領(lǐng)域。
水性聚氨酯膠粘劑的合成。若聚氨酯分子鏈中引入含有少量不足以自乳化的親水性鏈段或基團(tuán)，或完全不引入親水性成分，需添加乳化劑，才能得到乳液，此法稱為外乳化法。此法制備的乳液中，乳化劑有殘留，且分散液不穩(wěn)定。
普通合成工藝制得的水性聚氨酯產(chǎn)品的固含量。多為20%～40%，這樣會(huì)增加運(yùn)輸費(fèi)用和干燥時(shí)間同時(shí)影響粘接性，設(shè)法將固體分提高到50%以上是國(guó)內(nèi)外研究的課題之一。制得的固含量55%水性聚氨酯對(duì)電解質(zhì)和冷凍穩(wěn)定。采用了分子中既含有端羥基又含有磺酸基的聚氧化烷撐和聚酯二醇為合成水性聚氨酯的原料，聚合物中的親水基團(tuán)進(jìn)行自乳化，能顯著提高乳液的穩(wěn)定性。
水的蒸發(fā)潛熱高，干燥比較遲緩;另一方面，水的表面張力大，對(duì)粘附的基材特別是對(duì)低表面能或疏水性的基材潤(rùn)濕性差，難于賦予充分的粘接性。 加熱干燥固化時(shí)，乳液粒子間不易得到連續(xù)的涂膜層。通常的辦法是加入少量的溶劑如丙酮、甲苯等，但它們的沸點(diǎn)低，有毒且有著火的危險(xiǎn)，改進(jìn)的方法是加入高沸點(diǎn)的氮甲基呲咯烷酮。
聚合物與低分子化合物作用，僅限于側(cè)基和端基的轉(zhuǎn)變，聚合度基本不變的反應(yīng)，稱做聚合物相似轉(zhuǎn)變。相似轉(zhuǎn)變?cè)诠I(yè)上應(yīng)用很多，如纖維素的反應(yīng)、聚醋酸乙烯酯的反應(yīng)、聚乙烯的氯化、含芳環(huán)高分子的取代反應(yīng)，以及功能高分子等離子交換樹(shù)脂。
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固化劑|擴(kuò)鏈劑|交聯(lián)劑
