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親水/疏水性擴(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：2017-8-12 12:01:51 |
本文介紹親水/疏水性擴(kuò)鏈劑。
為了研究親水/疏水性擴(kuò)鏈劑比例對(duì)芳脂族的二異氰酸酯XDI型水性聚氨酯性能的影響，文中采用聚酯多元醇為軟段，間苯二亞甲基二異氰酸酯（XDI）、親水性的二羥甲基丙酸（DMPA）和1，4-丁二醇（BDO）擴(kuò)鏈劑為硬段，合成了XDI型水性聚氨酯（XWPUs），研究了DMPA/BDO比例對(duì)聚氨酯乳液的粒徑、耐水性、力學(xué)性能和耐熱性的影響。
親水/疏水性擴(kuò)鏈劑研究發(fā)現(xiàn)，隨著DMPA/BDO的比例從0.74到6.14逐漸增大，XWPUs聚氨酯乳液粒徑從71.66nm增加到159.40nm，微相分離程度增加，樣品薄膜的吸水率從1.87%增到12.17%。XWPUs薄膜的拉伸強(qiáng)度較高，均在20MPa左右，并具有較高的耐熱性，失重5%時(shí)溫度在280~250℃之間，但耐熱溫度隨著DMPA/BDO值的增加而降低。XDI型水性聚氨酯結(jié)構(gòu)中適宜的親水/疏水性擴(kuò)鏈劑比例，既能保證乳液的粒徑和穩(wěn)定性，又能使樣品具有較好的耐水性、力學(xué)性能和耐熱性。
考察了DMPA加入量的增加多粒徑的影響。試驗(yàn)過(guò)程中，隨著DMPA用量的增加，水性PUA乳液由乳白色不透明慢慢變成了半透明狀，最后變成了溶液狀泛紅光。
這是由于隨著DMPA含量的增加，乳液的平均粒徑發(fā)生了變化：一方面，從熱力學(xué)的觀點(diǎn)看，乳液中聚合物的總自由能G不變，即ΔG=γΔA，當(dāng)DMPA用量增大（即—COOH量增大）時(shí)，聚合物的親水性增大，必然導(dǎo)致聚合物與水的界面張力Y減小及聚合物表面積A增大，當(dāng)聚合物質(zhì)量一定時(shí)，則表現(xiàn)為粒徑變??；另一方面，由于親水性的增加而產(chǎn)生的顆粒水膨脹性能使粒徑增大，這種膨脹性隨親水性的增大而愈發(fā)明顯。因此，羧基含量和粒徑的關(guān)系是綜合因素影響的結(jié)果，總的效果是使乳膠粒的粒徑隨羧基的含量增大而減小。因而從外觀上看，乳液變得透明。
DMPA含量對(duì)體系粘度的影響。研究各種因素對(duì)PU分散體系粘度的影響。在其研究的體系中，當(dāng)w （DMPA）≤2.4%時(shí)，不能形成穩(wěn)定的乳液，所以粘度測(cè)試數(shù)據(jù)有誤差（偏大）；當(dāng)w（DMPA）＞2.4%時(shí)，隨著DMPA用量的增加，乳液外觀呈現(xiàn)由乳白到透明有藍(lán)光的變化趨勢(shì)，乳液粘度也隨之增大。
4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200,MDBA)產(chǎn)品用途
4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可應(yīng)用于硬泡、軟泡、涂料、膠粘劑、密封劑、彈性體、典型的使用量為多元醇的1-5%。4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA還可應(yīng)用于噴涂聚脲、及多種用于金屬和混凝土修補(bǔ)的化合物。
軟泡
大塊泡沫 - 在標(biāo)準(zhǔn)的TDI和高回彈泡沫組合料中,加入3-5php的4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可以提高泡沫的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和承載性能,在多數(shù)情況下,這些優(yōu)點(diǎn)在降低泡沫密度得以實(shí)現(xiàn)在聚酯泡沫中,同樣比例的4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可以顯著提高撕裂強(qiáng)度和承載性能,而不影響泡沫的其他性能。
冷模塑泡沫 - 在商業(yè)應(yīng)用中已經(jīng)證實(shí),加入1-2php的4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA 可降低密度、軟化泡沫,從而使泡沫性能得以優(yōu)化。還可以增強(qiáng)拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和延伸率,縮短脫模時(shí)間。
硬泡
聚氨酯硬泡 – 在有水或無(wú)水硬泡體系中使用3-5php的4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA, 可明顯提高泡沫的壓縮強(qiáng)度及尺寸穩(wěn)定性,同時(shí)降低易脆性,提高閉孔率,降低導(dǎo)熱系數(shù)。
聚異氰脲酸酯硬泡 - - 在系統(tǒng)中加入5php的4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可以提高壓縮強(qiáng)度100%,在高比例水發(fā)泡或全水發(fā)泡中,尺寸穩(wěn)定性顯著改善。
涂料/膠粘劑/密封劑/彈性體
涂料 - - 4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可用于TDI和MDI的涂料的室溫熟化.配合適當(dāng)?shù)拇呋瘎┕彩旎瘎?可以生產(chǎn)用于噴涂、澆鑄法的組合料系統(tǒng)。用4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA作熟化劑的配方,可以提高粘著性和表面質(zhì)量。
膠粘劑 - 4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA使得基層更好地潤(rùn)濕,熟化后的聚合物與涂敷的表面更好地粘著。硬彈性體- - 4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可用于MDI半預(yù)聚物的熟化,以生產(chǎn)一系列硬度高的彈性體。
軟彈性體 – 使用4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA 作熟化劑可以延長(zhǎng)釜中壽命,從而生產(chǎn)用作工業(yè)密封材料的軟彈性體。
這是由于預(yù)聚體分散在水中后，疏水的分子鏈段向內(nèi)收縮形成乳液粒子的核，帶有羧基陰離子的親水基團(tuán)分布在乳膠粒表面朝向水中；由于粒子的布朗運(yùn)動(dòng)，正負(fù)離子相伴在粒子表面形成雙電層，使得水合離子能夠穩(wěn)定地分散在水中，致使乳液穩(wěn)定。
隨著親水基團(tuán)含量的增加，乳液外觀發(fā)生明顯的變化，這是WPU粒子粒徑變化的宏觀表現(xiàn)所致（即粒徑大、阻礙了光線的通過(guò)，乳液外觀呈發(fā)白現(xiàn)象；當(dāng)分散粒子大小達(dá)到納米級(jí)別時(shí)，光線可以繞過(guò)WPU粒子繼續(xù)前進(jìn)，乳液外觀呈透明、藍(lán)光現(xiàn)象）。
DMPA是目前使用較廣泛的親水?dāng)U鏈劑，但DMPA熔點(diǎn)高（175～185℃），很難加熱溶解，這就需加入溶劑如N-甲基吡咯烷酮（NMP）、丙酮等，NMP沸點(diǎn)高，制備PU后很難除去，而DMPA在丙酮中的溶解度較小，在合成過(guò)程中需要加入大量的丙酮，脫酮過(guò)程麻煩且脫不干凈，給生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)安全隱患。
二羥甲基丁酸（DMBA）作為新一代的親水性擴(kuò)鏈劑，結(jié)構(gòu)與DMPA相似，卻能縮短了反應(yīng)時(shí)間，降低能耗，節(jié)省能源，其產(chǎn)品性能優(yōu)越，使水性聚氨酯分散體系在皮革涂飾、膠粘劑、涂料等方面得到更加廣泛的應(yīng)用。
在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，DMBA與DMPA在聚合物多元醇中的溶解行為受聚合物多元醇相對(duì)分子質(zhì)量影響較小，但二者的溶解溫度有很大的差別。DMPA的溶解溫度為145~150℃，低于此溫度，又慢慢析出，而DMBA的溶解溫度為80 ℃，一旦溶解，降低溫度無(wú)析出現(xiàn)象。這由于DMBA的熔點(diǎn)較低（Tm=108~113 ℃），而DMPA的熔點(diǎn)則較高（Tm=175~188 ℃）。
DMBA作為新一代的親水性擴(kuò)鏈劑，結(jié)構(gòu)與DMPA相似，卻能縮短了反應(yīng)時(shí)間，降低能耗，節(jié)省能源，其產(chǎn)品性能更加優(yōu)越，但由于價(jià)格遠(yuǎn)高于DMPA，故工業(yè)應(yīng)用較少。
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