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高固含量水性聚氨酯擴鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-2-21 11:39:58 |
本文分析目前水分散體聚氨酯制備工藝，結合高固含量水性聚氨酯擴鏈劑改進制備工藝，提出了目前水分散體聚氨酯制備工藝中仍尚需改進的地方。
傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯是通過甲苯、二甲苯、酮類、乙酸乙酯等有機溶劑以溶液聚合法制得，這些溶劑易燃易爆、易揮發(fā)、氣味大、污染環(huán)境。水性聚氨酯以水為分散介質，具有不燃、氣味小、不污染環(huán)境、節(jié)能、操作加工方便等優(yōu)點。
1969年合成不含乳化劑的聚氨酯水分散體。隨后水性聚氨酯發(fā)展迅速并在很多領域都有所應用，如皮革涂飾、手套、導管、涂料等。國內隨著原料價格的降低，水性聚氨酯的研究和應用得到迅速的發(fā)展。
合成水性分散的聚氨酯體系主要有兩種工藝方法。一種是外乳化法即在體系中加入乳化劑穩(wěn)定分散液。它是1953年W.Yandott發(fā)明的，其制備工藝是在適合的有機溶劑中合成預聚體，加入乳化劑后在強剪切力作用下分散于水中并進行擴鏈最終得到水性聚氨酯。
但由于該工藝中需要很大的剪切力，對設備要求較高。乳化劑用量較大，殘留在體系中使得乳液顆粒粗而且儲存穩(wěn)定性差。
產品各方面性能滿足不了越來越高的要求，目前工業(yè)生產中單純依靠加外乳化劑來達到穩(wěn)定乳液體系的應用很少見了。另外一種是自乳化法，通常是在聚氨酯分子主鏈或支鏈結構中引入親水基團。高固含量水性聚氨酯擴鏈劑親水基團的類型可分為陰離子型、陽離子型、兩性型和非離子型4種。
其中應用最為廣泛的是陰離子型水性聚氨酯，常用的親水基團主要是羧酸鹽型和磺酸鹽型兩類。相對綜合性能最佳的親水基團是DMPA，它有很高的羧基含量，而且其中的兩個甲基對它和NCO基團反應產生位阻，抑制了副反應。
目前，根據(jù)制備工藝不同，可以得到不同固體物含量和相應性能的水性聚氨酯產品，而主要制備工藝可分為丙酮法、預聚物混和法、熱熔法、酮亞胺/酮連氮法。目前工業(yè)生產和實驗室研究主要采用丙酮法和預聚物混和法，這是基于它們的合成工藝相對簡單以及制備條件相對不是很苛刻。
其中，在工業(yè)化領域，按照生產工藝流程分為間歇式工藝法，半連續(xù)工藝法以及連續(xù)工藝法。目前大多數(shù)中小型企業(yè)生產線采用的是間歇式工藝法。但隨著環(huán)保節(jié)能的要求越來越迫切，半連續(xù)工藝法以及連續(xù)工藝法的應用已開始實施并具有顯著的產業(yè)化應用價值。
4,4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)優(yōu)點:
液體,安全易操作
釜中壽命長
毒性低-艾姆斯試驗為陰性
流動性和附著性提高
濕度靈敏性低
可用于MDI預聚物的熟化
與多種多元醇共熟化劑和其他聚氨酯化學原料兼容
可用于室溫熟化
硬泡: 增強壓縮強度尺寸穩(wěn)定性,降低易脆性,閉孔率高,導熱系數(shù)低
TDI軟泡: 低密度,高強度,高承載性
MDI軟泡:低密度,低硬度,強度增強
間歇式工藝技術是目前常用的生產工藝，其工藝過程分為三步:
(1)由多元醇，含親水基或者含預親水基團的多元醇與過量異氰酸酯在合適的催化劑下催化制得預聚物。在制備過程中可以加入適量的溶劑稀釋，起到降低黏度的作用，常用的溶劑有丙酮和NMP等。
(2)在反應罐中加入中和劑，得到離子型預聚物。然后將離子型預聚物加入到含有高固含量水性聚氨酯擴鏈劑的水中，在劇烈攪拌的情況下進行擴鏈和分散乳化作用。
(3)低壓下繼而脫除溶劑、脫氣后得成品。
工藝優(yōu)點：間歇式工藝設備簡單，易于調控。
工藝缺點：
(1)合成工藝中需要高能剪切攪拌器，對設備要求較高，消耗大量的能量。
(2)因分散液并非立即形成，需保持較長時間，后果是在高剪切力作用下，異氰酸酯難免與水反應，對分散液性能起負面影響，并導致分散液性能的致命變差。
(3)工藝中需要加入較多的溶劑使得脫除溶劑工序消耗較多的能量，且對成品的外觀有一定的影響。
(4)基本是適用小規(guī)模生產，但各批次產品質量可能有差異，產品質量穩(wěn)定性差。
文章版權：張家港雅瑞化工有限公司
4,4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA) http://www.mctechserv.com |
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