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聚氨酯擴(kuò)鏈劑加入的方式
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-2-24 22:53:19 |
關(guān)于小型工藝合成水性聚氨酯有很多文獻(xiàn)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(kuò)鏈劑加入的方式分為后擴(kuò)鏈工藝和同步擴(kuò)鏈工藝。
另外對實(shí)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(kuò)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(kuò)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(jìn)行擴(kuò)鏈，最終固含量較低。同時比較兩種擴(kuò)鏈方式發(fā)現(xiàn)后擴(kuò)鏈方法工藝得到乳液有的較好的貯存穩(wěn)定性和涂膜機(jī)械性能和耐水性。
同時配方中胺類擴(kuò)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(kuò)鏈過程N(yùn)CO/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。
水性聚氨酯連續(xù)制備工藝進(jìn)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(kuò)鏈階段加入，從而使離子基團(tuán)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(jī)會，而且二胺將與異氰酸酯充分反應(yīng)，從而避免擴(kuò)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。
4,4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)優(yōu)點(diǎn):
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(yù)聚物的熟化
與多種多元醇共熟化劑和其他聚氨酯化學(xué)原料兼容
可用于室溫熟化
硬泡: 增強(qiáng)壓縮強(qiáng)度尺寸穩(wěn)定性,降低易脆性,閉孔率高,導(dǎo)熱系數(shù)低
TDI軟泡: 低密度,高強(qiáng)度,高承載性
MDI軟泡:低密度,低硬度,強(qiáng)度增強(qiáng)
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(jìn)一步探討和研究。
(1)對聚合工藝的機(jī)理進(jìn)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(shí)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(jìn)一步改進(jìn)完善:1可以繼續(xù)研究擴(kuò)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(kuò)鏈劑，提高分子量。也許可以在合成后期加入一種特殊官能團(tuán)的預(yù)擴(kuò)鏈劑，在聚氨酯分散體使用過程中其分解或者發(fā)生一定的化學(xué)變化使得其進(jìn)行擴(kuò)鏈作用，使力學(xué)性能加強(qiáng)。
通過改善工藝設(shè)備，保持適度的溫度，防止由放熱反應(yīng)使得溫度升高而副反應(yīng)增多。可以調(diào)節(jié)溶劑和水的加入方式，乳化速度的大小，減小體系的滯留時間，使得聚合體系更穩(wěn)定。通過乳化工藝和時間的控制，乳液粒徑分較寬，從而有效提高固含量。
(3)用做膠黏劑使用時，目前用便宜的TDI制備聚氨酯存在不良的黃變現(xiàn)象。對現(xiàn)有工藝的改善開發(fā)適合其他的親水單體或者以多種親水單體共用方式的新工藝，達(dá)到良好的綜合效益。控制最終乳液的綜合形態(tài)，提高初粘性，以及使用乳膠時有適當(dāng)?shù)谋Ａ魰r間。
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