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水性聚氨酯用擴(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：2018-1-18 22:39:47 |
本文分析目前水分散體聚氨酯制備工藝，結(jié)合水性聚氨酯用擴(kuò)鏈劑改進(jìn)制備工藝，提出了目前水分散體聚氨酯制備工藝中仍尚需改進(jìn)的地方。
傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯是通過(guò)甲苯、二甲苯、酮類、乙酸乙酯等有機(jī)溶劑以溶液聚合法制得，這些溶劑易燃易爆、易揮發(fā)、氣味大、污染環(huán)境。水性聚氨酯以水為分散介質(zhì)，具有不燃、氣味小、不污染環(huán)境、節(jié)能、操作加工方便等優(yōu)點(diǎn)。
1969年合成不含乳化劑的聚氨酯水分散體。隨后水性聚氨酯發(fā)展迅速并在很多領(lǐng)域都有所應(yīng)用，如皮革涂飾、手套、導(dǎo)管、涂料等。國(guó)內(nèi)隨著原料價(jià)格的降低，水性聚氨酯的研究和應(yīng)用得到迅速的發(fā)展。
合成水性分散的聚氨酯體系主要有兩種工藝方法。一種是外乳化法即在體系中加入乳化劑穩(wěn)定分散液。它是1953年W.Yandott發(fā)明的，其制備工藝是在適合的有機(jī)溶劑中合成預(yù)聚體，加入乳化劑后在強(qiáng)剪切力作用下分散于水中并進(jìn)行擴(kuò)鏈最終得到水性聚氨酯。
但由于該工藝中需要很大的剪切力，對(duì)設(shè)備要求較高。乳化劑用量較大，殘留在體系中使得乳液顆粒粗而且儲(chǔ)存穩(wěn)定性差。
產(chǎn)品各方面性能滿足不了越來(lái)越高的要求，目前工業(yè)生產(chǎn)中單純依靠加外乳化劑來(lái)達(dá)到穩(wěn)定乳液體系的應(yīng)用很少見了。另外一種是自乳化法，通常是在聚氨酯分子主鏈或支鏈結(jié)構(gòu)中引入親水基團(tuán)。水性聚氨酯用擴(kuò)鏈劑親水基團(tuán)的類型可分為陰離子型、陽(yáng)離子型、兩性型和非離子型4種。
其中應(yīng)用最為廣泛的是陰離子型水性聚氨酯，常用的親水基團(tuán)主要是羧酸鹽型和磺酸鹽型兩類。相對(duì)綜合性能最佳的親水基團(tuán)是DMPA，它有很高的羧基含量，而且其中的兩個(gè)甲基對(duì)它和NCO基團(tuán)反應(yīng)產(chǎn)生位阻，抑制了副反應(yīng)。
目前，根據(jù)制備工藝不同，可以得到不同固體物含量和相應(yīng)性能的水性聚氨酯產(chǎn)品，而主要制備工藝可分為丙酮法、預(yù)聚物混和法、熱熔法、酮亞胺/酮連氮法。目前工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室研究主要采用丙酮法和預(yù)聚物混和法，這是基于它們的合成工藝相對(duì)簡(jiǎn)單以及制備條件相對(duì)不是很苛刻。
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。
其中，在工業(yè)化領(lǐng)域，按照生產(chǎn)工藝流程分為間歇式工藝法，半連續(xù)工藝法以及連續(xù)工藝法。目前大多數(shù)中小型企業(yè)生產(chǎn)線采用的是間歇式工藝法。但隨著環(huán)保節(jié)能的要求越來(lái)越迫切，半連續(xù)工藝法以及連續(xù)工藝法的應(yīng)用已開始實(shí)施并具有顯著的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。
間歇式工藝技術(shù)是目前常用的生產(chǎn)工藝，其工藝過(guò)程分為三步:
(1)由多元醇，含親水基或者含預(yù)親水基團(tuán)的多元醇與過(guò)量異氰酸酯在合適的催化劑下催化制得預(yù)聚物。在制備過(guò)程中可以加入適量的溶劑稀釋，起到降低黏度的作用，常用的溶劑有丙酮和NMP等。
(2)在反應(yīng)罐中加入中和劑，得到離子型預(yù)聚物。然后將離子型預(yù)聚物加入到含有水性聚氨酯用擴(kuò)鏈劑的水中，在劇烈攪拌的情況下進(jìn)行擴(kuò)鏈和分散乳化作用。
(3)低壓下繼而脫除溶劑、脫氣后得成品。
工藝優(yōu)點(diǎn)：間歇式工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，易于調(diào)控。
工藝缺點(diǎn)：
(1)合成工藝中需要高能剪切攪拌器，對(duì)設(shè)備要求較高，消耗大量的能量。
(2)因分散液并非立即形成，需保持較長(zhǎng)時(shí)間，后果是在高剪切力作用下，異氰酸酯難免與水反應(yīng)，對(duì)分散液性能起負(fù)面影響，并導(dǎo)致分散液性能的致命變差。
(3)工藝中需要加入較多的溶劑使得脫除溶劑工序消耗較多的能量，且對(duì)成品的外觀有一定的影響。
(4)基本是適用小規(guī)模生產(chǎn)，但各批次產(chǎn)品質(zhì)量可能有差異，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差。
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