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聚氨酯材料擴(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：2017-2-15 21:30:54 |
聚氨酯在材料工業(yè)中占有重要的地位，產(chǎn)品具有低溫柔順性好、抗沖擊性高、耐輻射、回彈范圍廣、粘結(jié)性好等諸多優(yōu)良性能，用途廣泛。與傳統(tǒng)塑料、橡膠，甚至金屬相比，具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和消費(fèi)升級(jí)，將逐漸成為傳統(tǒng)材料的理想替代品。
聚氨酯是由剛性鏈段和柔性鏈段組成的嵌段共聚物；剛性鏈段和柔性鏈段的構(gòu)成，除與異氰酸酯和聚醇主劑有關(guān)，同時(shí)聚氨酯材料擴(kuò)鏈劑的選擇和使用對(duì)它們的形成也有著直接影響。
在聚氨酯材料的合成中，聚氨酯材料擴(kuò)鏈劑具有以下功能：
（1）低分子二元或三元或四元化合物能使聚氨酯反應(yīng)體系迅速地進(jìn)行擴(kuò)鏈和交聯(lián)。
（2）聚氨酯材料擴(kuò)鏈劑具有能與反應(yīng)體系進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的特性基團(tuán)，分子量低，反應(yīng)活潑，對(duì)異氰酸酯和聚醇體系構(gòu)成較強(qiáng)的反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)幾率，它們能極其有效地調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的反應(yīng)速度；可以使用不同品種的交聯(lián)劑及用量，調(diào)節(jié)反應(yīng)物粘度增長(zhǎng)等工藝參數(shù)，使之適應(yīng)加工的要求。
（3）利用擴(kuò)鏈劑參與反應(yīng)并進(jìn)入聚合物主鏈中，可以將擴(kuò)鏈劑分子中的某些特性基團(tuán)結(jié)構(gòu)引入聚氨酯主鏈中，能影響聚氨酯的某些性能。
再生塑料是指通過(guò)預(yù)處理、熔融造粒、改性等物理或化學(xué)的方法對(duì)使用壽命完畢后仍具有回收使用價(jià)值的廢舊塑料進(jìn)行加工處理后重新得到的塑料原料，是對(duì)塑料的再次利用，幾乎一切熱塑性塑料都具有可循環(huán)使用功能。
然而在加工使用過(guò)程中聚合物如PA,PC等會(huì)發(fā)生降解。一般來(lái)說(shuō)，降解是由分子量的損失引起的，而分子量決定聚合物的多種性能，特別是熔融粘度以及加工性能，使得再生料不能應(yīng)用在性能要求較高的場(chǎng)合。比如：PP一次再生時(shí)，顏色幾乎不變，熔體指數(shù)上升，兩次以上顏色加重，熔體指數(shù)仍上升。再生后斷裂強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率有所下降，但使用上無(wú)問(wèn)題；ABS再生后變色較顯著，但使用摻入量不超過(guò)20-30%時(shí)，性能無(wú)明顯變化；PA再生也存在變色及性能下降問(wèn)題，摻入量以20%以下為宜。再生伸長(zhǎng)率下降，彈性卻有增加趨勢(shì)。
因此，我們需要一種簡(jiǎn)單、有效、低成本的方法來(lái)減少分子量的損失和性能的下降。在再生塑料中添加一種助劑——擴(kuò)鏈劑，就可以達(dá)到上述的效果。
擴(kuò)鏈劑(chain extender)又稱(chēng)鏈增長(zhǎng)劑，是能與線(xiàn)型聚合物鏈上的官能團(tuán)反應(yīng)而使分子鏈擴(kuò)展、分子量增大的物質(zhì)。如CESA-extend，SAG-008等（CESA-extend擴(kuò)鏈劑為環(huán)氧基苯乙烯/丙烯酸酯低聚物；SAG-008是一種苯乙烯類(lèi)反應(yīng)型增容劑）。擴(kuò)鏈劑具有對(duì)PA、PBT、PC、PET、TPU以及生物可降解材料PLA、PBS、PHA、PHB、PCL等有顯著的擴(kuò)鏈功效。通過(guò)環(huán)氧基團(tuán)與上述已降解聚合物的端基反應(yīng)，恢復(fù)縮聚樹(shù)脂的分子量和特性黏度，增大熔體黏度，提高熔體強(qiáng)度，從本質(zhì)上改良低品質(zhì)回收塑料的加工性能，令回收塑料性能達(dá)到新料的水平。
MDBA是4,4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷的商品名,是一種液體仲二胺, 由于其中每個(gè)氨基上的氫原子被一個(gè)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(dú)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(huì)浸出,也不會(huì)析出。同時(shí)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。
作為助劑，擴(kuò)鏈劑通常添加0.3~0.5%量時(shí)可以起到穩(wěn)定上述材料分子量作用，添加0.5~5%量時(shí)主要起擴(kuò)鏈作用，更多量時(shí)可以支化聚合物分子鏈，提高上述材料的熔體強(qiáng)度。
擴(kuò)鏈劑是指能促使分子鏈延伸、擴(kuò)展的化合物。在聚合物生成中，主要為雙官能團(tuán)的化學(xué)品。
目前水性聚氨酯樹(shù)脂合成中，常使用二羥甲基羧酸含親水基擴(kuò)鏈劑，其主要有DMPA和DMBA兩種，其中DMPA使用時(shí)間較早，是目前使用最為普遍的一種。雖然它有許多優(yōu)點(diǎn)，但是還存在許多缺點(diǎn)，主要是自身熔點(diǎn)較高（180℃-185℃），很難加熱熔解，這就需要加入有機(jī)溶劑如N-甲基吡咯烷酮（NMP）、N.N-二甲基酰胺（DMF）、丙酮等，而NMP沸點(diǎn)高，制備APU后很難除去。
而且DMPA在丙酮中溶解度較小，在合成過(guò)程需要加入大量的丙酮，脫酮過(guò)程既浪費(fèi)能源又帶來(lái)安全隱患。所以說(shuō)使用DMPA不僅生產(chǎn)能耗高，而且產(chǎn)品中易造成有機(jī)殘留等。而DMBA由于有其特殊的分子結(jié)構(gòu)，可以在合成過(guò)程不需要消耗一點(diǎn)溶劑，這樣不僅縮短了反應(yīng)時(shí)間，降低能耗，而且節(jié)省能源。DMBA和DMPA相比，DMBA在有機(jī)溶劑中有更好的溶解性。DMBA在水中溶解度為48%，DMPA為12%。 同時(shí)DMBA熔點(diǎn)低，為108℃～115℃ ；由于DMBA具有優(yōu)良的溶解性和低熔點(diǎn)，因而它在合成水性聚氨酯乳液過(guò)程不需要溶劑或少加溶劑。
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4,4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA) http://www.mctechserv.com |
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