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聚酯型水性聚氨酯擴鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-8-18 11:15:46 |
本文介紹聚酯型水性聚氨酯擴鏈劑。
以甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)、二羥甲基丙酸(DMPA)和普通擴鏈劑等為主要原料合成了結(jié)晶性水性聚氨酯(WPU)乳液，通過DSC、POM、透光率/霧度分析，研究了聚酯型水性聚氨酯擴鏈劑種類對水性聚氨酯膠膜結(jié)晶性的影響。
研究表明，聚酯型水性聚氨酯擴鏈劑結(jié)構(gòu)的規(guī)整性對聚氨酯的結(jié)晶度和結(jié)晶速度有重要影響，含對稱側(cè)基的結(jié)構(gòu)規(guī)整擴鏈劑制備的WPU具有較高的結(jié)晶度和結(jié)晶速度;乙二胺可以提高聚氨酯的成核速度但不利于晶體生長，結(jié)晶速度增快，結(jié)晶度降低。
關(guān)于小型工藝合成水性聚氨酯有很多文獻報道。在國內(nèi)，對合成過程有較具體的分析。如根據(jù)中和劑的加入方式，分為前中和工藝后中和工藝。根據(jù)聚氨酯擴鏈劑加入的方式分為后擴鏈工藝和同步擴鏈工藝。
另外對實驗室制備水分散體系過程中的一些參數(shù)，如親水單體種類和含量、中和度、分散工藝等也做了較多的工作。對于聚氨酯擴鏈劑加入的方式，楊清峰等發(fā)現(xiàn)前中和工藝較穩(wěn)定，需要的能量較少。
聚氨酯擴鏈劑加入的方式中在后中和工藝采用三乙胺先分散到水中，由于兩者相容性不好，使預(yù)聚體上的羧基離子化程度不高，從而需要加入較多的水才能發(fā)生相轉(zhuǎn)移進行擴鏈，最終固含量較低。同時比較兩種擴鏈方式發(fā)現(xiàn)后擴鏈方法工藝得到乳液有的較好的貯存穩(wěn)定性和涂膜機械性能和耐水性。
同時配方中胺類擴鏈劑加入過多，和劉林等研究聚脲體系凝膠時間的因素一樣，聚氨酯中脲基的成分增加也使得滯留時間發(fā)生變化。
JongYoonJang等認(rèn)為在擴鏈過程NCO/OH摩爾比很大程度決定了分子量和力學(xué)性能。并且發(fā)現(xiàn)NCO/OH摩爾比增大，重均分子量增大，力學(xué)性能也得到很大的提高。在乳化過程中發(fā)現(xiàn)快速加水乳化時所得乳液的乳膠粒子的粒徑呈現(xiàn)雙峰分布。
4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA)
MDBA是4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷的商品名,也可以叫做Unilink4200,是一種液體仲二胺,由于其中每個氨基上的氫原子被一個仲丁基取代,在有限的空間里活潑氫原子和仲丁基的 結(jié)合產(chǎn)生了許多獨特的性能,氨基部分形成了影響硬段的脲鍵,而丁基則起內(nèi)增塑劑作用。 它與聚合物母體相連,既不會浸出,也不會析出。同時烷基增加了二胺的溶解性,使它幾 乎能與任何多元醇和多元胺混合。
水性聚氨酯連續(xù)制備工藝進展。本課題組在合成水分散體聚氨酯中，采用特殊的復(fù)合剪切乳化分散工藝。把中和過程中的第一步混合放在靜態(tài)混合器中，第二步將混合物放在動態(tài)混合器中，動靜混合方式結(jié)合制備出具有穩(wěn)定核殼結(jié)構(gòu)的水性聚氨酯。
同時，對水性聚氨酯的相轉(zhuǎn)變過程的分析，較好的符合目前普遍認(rèn)可的三階段模型。L.K.Saw等描述了水加到離子型聚氨酯相轉(zhuǎn)變的過程，結(jié)合掃描電鏡和光學(xué)微觀結(jié)構(gòu)的分析，用力矩轉(zhuǎn)變測試和傳導(dǎo)性能的測試清晰地表達(dá)了相轉(zhuǎn)變過程。對合成聚氨酯時在水中發(fā)生的膨脹效應(yīng)及相關(guān)的工藝參數(shù)有很大的指導(dǎo)意義。
另外嘗試采用含有羧基和磺酸基復(fù)合水性單體體系，分別在預(yù)聚體合成工藝的聚合階段和擴鏈階段加入，從而使離子基團在大分子中的分布更均勻，有利于預(yù)聚體的分散和提高貯存穩(wěn)定性。
連續(xù)過程本身短的滯留時間大大減小了水和異氰酸酯的反應(yīng)機會，而且二胺將與異氰酸酯充分反應(yīng)，從而避免擴鏈劑的過量加入。利用連續(xù)分散法得到的水性聚氨酯乳液粒徑平均在100nm~200nm之間，穩(wěn)定性較批量加料法高。
在水分散體系聚氨酯的制備工藝中，國內(nèi)外已經(jīng)取得很大的發(fā)展，但水性聚氨酯的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化還需從以下幾個方面進一步探討和研究。
(1)對聚合工藝的機理進一步精細(xì)研究，如對相轉(zhuǎn)變的研究，目前比較公認(rèn)的是三階段轉(zhuǎn)變過程。對各種參數(shù)精細(xì)的調(diào)節(jié)和隨之產(chǎn)生的相結(jié)構(gòu)組成的變化，弄清楚了對實際生產(chǎn)有很大的指導(dǎo)意義。又如對聚氨酯乳液粒徑分布的研究，設(shè)計適度的粒徑分布能有效地提高乳液的固含量和穩(wěn)定性能。
(2)對工藝過程的可控調(diào)節(jié)方面，仍需要進一步改進完善:1可以繼續(xù)研究擴鏈劑的加入方式:如何保證體系穩(wěn)定情況下，多次分批加入擴鏈劑，提高分子量。
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4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA) http://www.mctechserv.com |
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