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羧酸型/磺酸型聚氨酯親水擴鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2018-1-29 11:12:48 |
羧酸型/磺酸型聚氨酯親水擴鏈劑是目前使用較為普遍的陰離子型親水擴鏈劑材料。本文介紹擴鏈劑的定義、作用以及親水性擴鏈劑的種類，綜述了羧酸型/磺酸型聚氨酯親水擴鏈劑的研究進展。
水性聚氨酯在涂料、醫(yī)學、膠黏劑等領(lǐng)域都有著廣泛的應用，而擴鏈劑是合成聚氨酯的一種關(guān)鍵原料。在擴鏈劑上引入某些特征基團就會對聚氨酯的性能產(chǎn)生一定的影響，親水性擴鏈劑可以使水性聚氨酯具有良好的分散性或自乳化性能。
擴鏈劑的定義及其作用。聚氨酯類的高分子材料是由剛性鏈段和柔性鏈段組成的嵌段共聚物，而擴鏈劑的選擇和使用對剛性鏈段和柔性鏈段的形成有著直接的影響。
擴鏈劑是指促使分子鏈延伸、擴展的化合物。在聚氨酯聚合物的生成中，主要為雙官能團的化 學品。在聚氨酯材料的合成中，擴鏈劑具有以下作用。
（1）低分子二元化合物、三元化合物或四元化合物都能使聚氨酯的反應體系迅速地進行擴鏈和 交聯(lián)。
（2）擴鏈劑具有能與體系進行化學反應的特 性基團，其相對分子質(zhì)量低，反應較活潑。在整個反應體系中，擴鏈劑與異氰酸酯和聚醇體系的反應競爭率較強，因此能極其有效地調(diào)節(jié)體系的反應速率。
（3）利用擴鏈劑可以將某些特性基團結(jié)構(gòu)引入聚氨酯聚合物主鏈中，能對聚氨酯的某些性能產(chǎn)生一定的影響。如在擴鏈劑分子上接上磺酸基，則合成出的聚氨酯是具有親水性的。
親水性擴鏈劑結(jié)合到聚氨酯分子中，能使聚氨酯鏈段上帶有能被離子化的功能性基團，從而使分子鏈具有親水性，能較好地分散于水相中。
陰離子型擴鏈劑中帶有羧基、磺酸基等親水基團，常用的羧酸型/磺酸型聚氨酯親水擴鏈劑有：二羥甲基丙酸（DMPA）、二羥甲基丁酸（DMBA）、1,2-丙二醇-3-磺酸鈉、1,4-丁二醇-2-磺酸鈉等，其結(jié)構(gòu)式見圖2。目前國內(nèi)合成水性聚氨酯的陰離子型親水單體主要選用DMPA，國外很多水性聚氨酯則是基于磺酸鹽型的產(chǎn)品。
甲基環(huán)己二胺(脂環(huán)胺類固化劑擴鏈劑HTDA)參考指標：
外觀（25℃）：無色或淡黃透明液體
色度≤1
粘度（mPa.s/25℃）：5-15
胺值(mgKOH/g)：850-900
活潑氫當量（g/ep）：32
純度(%)≥99.5
含水量（%）≤0.2
沸點（℃）：213
比重（g/mm3）：0.94
添加量(100份128樹脂)：16-17
甲基環(huán)己二胺(脂環(huán)胺類固化劑擴鏈劑HTDA)是一種帶側(cè)甲基的脂環(huán)胺單體，是一支新型的脂環(huán)胺類環(huán)氧樹脂固化劑。
該產(chǎn)品可單獨用作固化劑，還可與其他普通環(huán)氧固化劑（如：脂肪胺，脂環(huán)胺、芳香胺、酸酐等）或通用促進劑（如：叔胺、咪唑）混合使用，在寬廣的溫度范圍類固化環(huán)氧樹脂，適用于復合材料、涂料、膠粘劑和地坪等領(lǐng)域;可用于聚酰胺、聚酰亞胺等有機合成;可用于聚氨酯做胺類擴鏈劑，與異氰酸酯基形成脲鍵，提高產(chǎn)品的綜合性能。
含叔胺基的二羥基化合物是一類常用的陽離子型聚氨酯乳液擴鏈劑。通過季銨化反應或用酸中和，鏈段中的叔胺基生成季銨離子具有親水作用。其中以N-甲基二乙醇胺最為常用。
二亞乙基三胺與環(huán)氧氯丙烷的反應產(chǎn)物也是一種特殊的陽離子型擴鏈劑。
N,N-二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺分別與芐基氯、十二烷基溴反應，可制得含羥基官能團的季銨陽離子化合物，這些化合物可以作為季銨鹽離子。
非離子型擴鏈劑，一般是采用水溶性聚氧化乙烯二醇，或采用含氧化乙烯（EO）鏈節(jié)的親水性共聚醚，或含EO鏈節(jié)的擴鏈劑。非離子型水性聚氨酯，親水性鏈段一般是中低分子量聚氧化乙烯，親水性基團一般是羥甲基，常用的非離子型親水擴鏈劑有三羥甲基丙烷聚乙二醇單甲醚。
以N,N-二甲基乙醇胺和N-甲基二乙醇胺為原料，在乙醇溶液中與氯乙酸和NaOH反應，合成了N,N-二甲基-N-(2-羥乙基)甜菜堿和N-甲基-N,N-二(2-羥乙基)甜菜堿，其結(jié)構(gòu)式見圖5(a)和圖5(b)。這些化合物可以作為兩性離子型聚氨酯離聚物的擴鏈劑使用。國外產(chǎn)品MDAPS，也是一種很好的兩性離子型聚氨酯擴鏈劑。
陰離子型水性聚氨酯有很好的綜合性能，在國內(nèi)人們多以二羥甲基丙酸（DMPA）作為擴鏈劑合成羧酸型水性聚氨酯，也有以二羥甲基丁酸（DMBA）為擴鏈劑合成水性聚氨酯。
蔡進等以丙醛和甲醛為原料，經(jīng)羥醛縮合及氧化兩步反應，合成了2,2-二羥甲基丙酸?？s合反應在35 ℃，甲醛和丙醛物質(zhì)的量比為2.4，碳酸鉀用量為原料質(zhì)量的6%的條件下反應10 h；氧化反應在95 ℃，過氧化氫與丙醛物質(zhì)的量比為0.9的條件下反應10 h，產(chǎn)品的總收率及純度較高。
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