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水性聚氨酯分散體擴(kuò)鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2018-1-20 16:31:52 |
采用蓖麻油(C.O.)、甲苯二異氰酸酯(TDI)和二羥甲基丙酸(DMPA)反應(yīng)合成了水性聚氨酯(WPU)分散體，分析n()NCO)/n()OH)、水性聚氨酯分散體擴(kuò)鏈劑含量對(duì)聚氨酯乳液及涂膜性能的影響。
實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)n()NCO)/n()OH)為2.2B1，DMPA添加量為7.0%，反應(yīng)溫度為70e，乳化溫度為30e時(shí)合成的水性聚氨酯涂料具有優(yōu)良的成膜性、較高的硬度、良好的柔韌性和較好的疏水性。
水性聚氨酯涂料以水為介質(zhì)，是一種無毒、不燃、不污染空氣和水源的新型涂料，已成為世界聚氨酯材料研究的熱點(diǎn)。蓖麻油分子結(jié)構(gòu)中帶有羥基，平均官能度為2.7，采用蓖麻油作為水性聚氨酯樹脂的軟鏈段能提高涂膜的機(jī)械性能。
蓖麻油分子中長鏈非極性脂肪酸鏈?zhǔn)雇磕ぞ哂辛己玫氖杷饔茫瑫r(shí)賦予涂層良好的柔韌性和耐曲撓性.本研究以C.O.為原料合成了高度自交聯(lián)的聚氨酯水分散液，該產(chǎn)品乳液外觀較好，漆膜性能良好。
實(shí)驗(yàn)原料與試劑。蓖麻油(C.O.)，AR;2，4-甲苯二異氰酸酯(TDI)，AR;二羥甲基丙酸(DMPA)，AR;N-甲基吡咯烷酮(NMP)，AR;三乙胺(TEA)，AR;丙酮，AR。
水性聚氨酯的合成。在干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將C.O.和TDI加入到裝有溫度計(jì)、攪拌裝置和回流冷凝器的250mL四口燒瓶中，在70e反應(yīng)1h，將含DMPA的NMP溶液加到四口燒瓶中繼續(xù)反應(yīng)1h，得到聚氨酯預(yù)聚體.將預(yù)聚體冷卻至30e后添加丙酮稀釋，然后加入三乙胺的去離子水使溶液乳化，真空脫去丙酮得到聚氨酯分散體。
性能測試與表征。粒度分析:采用Nicomp380/ZLS納米粒度分析儀進(jìn)行;黏度測試:采用NDJ28S型數(shù)字旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測定;接觸角測試:采用SL200B型接觸角測定儀進(jìn)行;漆膜彈性測試:采用柔韌性測定器，參照GB/T1731293漆膜柔韌性測定法進(jìn)行測試;漆膜鉛筆硬度測試:采用涂料鉛筆硬度劃痕儀，參照GB/T673921996漆膜硬度鉛筆測定法進(jìn)行測定;漆膜沖擊實(shí)驗(yàn):采用漆膜沖擊實(shí)驗(yàn)器，參照GB/T173221993漆膜耐沖擊性測定法進(jìn)行測試。
甲基環(huán)己二胺(脂環(huán)胺類固化劑擴(kuò)鏈劑HTDA)是一種帶側(cè)甲基的脂環(huán)胺單體，是一支新型的脂環(huán)胺類環(huán)氧樹脂固化劑。
該產(chǎn)品可單獨(dú)用作固化劑，還可與其他普通環(huán)氧固化劑（如：脂肪胺，脂環(huán)胺、芳香胺、酸酐等）或通用促進(jìn)劑（如：叔胺、咪唑）混合使用，在寬廣的溫度范圍類固化環(huán)氧樹脂，適用于復(fù)合材料、涂料、膠粘劑和地坪等領(lǐng)域;可用于聚酰胺、聚酰亞胺等有機(jī)合成;可用于聚氨酯做胺類擴(kuò)鏈劑，與異氰酸酯基形成脲鍵，提高產(chǎn)品的綜合性能。
在2930cm-1 和2850cm -1 處為蓖麻油脂肪酸分子鏈上的 甲基和亞甲基伸縮振動(dòng)峰，在3300cm-1 和1560~1520cm-1處出現(xiàn)N)H的特征吸收峰，同時(shí)2275cm -1 處)NCO特征峰的消失，表明異氰酸根與羥基完全反應(yīng).1740cm-1 處為酯基中羰基特征吸收峰，1630~1560cm-1處為羧酸鹽的特征峰.以上峰值很好的說明了生成了水性聚氨酯。
反應(yīng)過程主要由合成預(yù)聚體反應(yīng)，水性聚氨酯分散體擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈反應(yīng)和乳化反應(yīng)三個(gè)階段組成，影響反應(yīng)的主要為合成預(yù)聚體反應(yīng)時(shí)間和擴(kuò)鏈反應(yīng)時(shí)間。
隨著預(yù)聚體合成時(shí)間增加(大于2h)，預(yù)聚體極易凝膠，因?yàn)樵诜磻?yīng)合成預(yù)聚體的過程中，過量的異氰酸根之間相互反應(yīng)，產(chǎn)生交聯(lián)，同時(shí)水性聚氨酯分散體擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈后產(chǎn)生的脲基也可與異氰酸根反應(yīng)，形成膠體狀物質(zhì)。
反應(yīng)時(shí)間過短(小于0.5h)，則反應(yīng)不充分，殘余大量的)NCO，體系黏度小.本實(shí)驗(yàn)得出最佳合成預(yù)聚體和擴(kuò)鏈的反應(yīng)時(shí)間均為1h。
本實(shí)驗(yàn)主要討論了聚合反應(yīng)溫度和乳化反應(yīng)溫度的影響.反應(yīng)溫度過高(80e)時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)大，反應(yīng)活性大，極易凝膠;而當(dāng)反應(yīng)溫度過低(60e)時(shí)，異氰酸根和羥基之間未得到充分反應(yīng)，過量的-NCO導(dǎo)致水乳化時(shí)難以形成穩(wěn)定均勻的乳液.本實(shí)驗(yàn)的最佳聚合反應(yīng)溫度為70e。
在適宜的反應(yīng)條件下聚合所得的聚氨酯，會(huì)因?yàn)槿榛瘯r(shí)溫度的不同而呈現(xiàn)很大的差異.表3研究了在不同的乳化溫度下的分散情況.乳化過程中，以溶有三乙胺的去離子水為乳化劑，借助強(qiáng)力機(jī)械分散，經(jīng)剪切力作用，使聚氨酯預(yù)聚體分散在水中形成聚氨酯乳液分散體，在乳化分散過程中，應(yīng)注意乳化溫度對(duì)分散體的影響。
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