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新一代的親水性擴鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-2-18 20:16:35 |
DMPA是目前使用較廣泛的親水擴鏈劑，但DMPA熔點高（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，在合成過程中需要加入大量的丙酮，脫酮過程麻煩且脫不干凈，給生產(chǎn)過程帶來安全隱患。
二羥甲基丁酸（DMBA）作為新一代的親水性擴鏈劑，結構與DMPA相似，卻能縮短了反應時間，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用。
曾俊等在實驗中發(fā)現(xiàn)，新一代的親水性擴鏈劑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分子質量影響較小，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，降低溫度無析出現(xiàn)象。這由于DMBA的熔點較低（Tm=108~113 ℃），而DMPA的熔點則較高（Tm=175~188 ℃）。
在反應活性方面DMPA體系在6 h后仍有較強的NCO基吸收峰，此時仍可看到反應瓶中有少量未溶解的DMPA。而DMBA體系在5 h后NCO基吸收峰已不明顯，這說明DMBA與NCO基反應較快。
這是因為，DMBA在聚合物多元醇中溶解溫度為80 ℃，而體系反應溫度也為80 ℃，整個反應在均相體系中進行；其二是DMPA與DMBA在分子結構上的差異，DMBA由于碳鏈上增加一個亞甲基（—CH2），使羧基與羥基距離加大，羥基與異氰酸酯基反應的空間位阻減小。
新一代的親水性擴鏈劑DMBA聚氨酯乳液膠膜的拉伸強度及斷裂伸長率高于DMPA聚氨酯，但50%模量則較低。原因還是在于DMBA的分子結構，龐大的側鏈—CH2COO—妨礙了聚氨酯硬段的聚集，硬段堆砌程度差，使硬段本身在軟段基質中溶解程度偏高，硬段微區(qū)中硬段減少，這些因素會導致模量下降，然而，低模量會導致較大的斷裂伸長，反過來較大的斷裂伸長又會使軟段進一步產(chǎn)生應力結晶，結果出現(xiàn)較高的拉伸強度。
隨著DMPA用量的增加，分散體的粒徑總體減小，粒徑分布變窄，穩(wěn)定性增強，涂膜的拉伸強度和剪切強度提高，斷裂伸長率降低。但DMPA含量過高將導致耐水性下降，相轉變點后延，使乳化過程需要更多的水，固含量大大降低。
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, 由于其中每個氨基上的氫原子被一個仲丁基取代,在有限的空間里活潑氫原子和仲丁基的 結合產(chǎn)生了許多獨特的性能,氨基部分形成了影響硬段的脲鍵,而丁基則起內增塑劑作用。 它與聚合物母體相連,既不會浸出,也不會析出。同時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。
當DMPA含量較低時，乳液粘度隨DMPA含量的增大而變化不明顯，而當DMPA含量較高時，隨著親水基團含量的增加，雙電層厚度增加和水溶脹性因素占主導地位，乳液的粘度明顯增大。
DMBA作為新一代的親水性擴鏈劑，結構與DMPA相似，卻能縮短了反應時間，降低能耗，節(jié)省能源，其產(chǎn)品性能更加優(yōu)越，但由于價格遠高于DMPA，故工業(yè)應用較少。
根據(jù)O Lorentz的雙電層理論，乳液的粘度不受分散粒子大小的影響，而是受水合粒子大小的影響。DMPA含量越高，預聚體成鹽后與水形成水合離子穩(wěn)定性就越高，同時水合離子的雙電層厚度增加、體積增大且與水分子的相互作用力增強，導致體系的粘度增加。當DMPA含量較低時，乳液粘度隨DMPA含量的增大而變化不明顯，這可能與親水性基團含量的增加會導致兩個相反的結果有關。
一方面親水基團含量的增加導致親水性增強，使粒子的粒徑減?。涣硪环矫?，總離子濃度的增加，導致總雙電層厚度的增加和粒子流體動力學體積的增加，致使粒子的粒徑增大。
此外，由于親水性的增大而產(chǎn)生的顆粒水膨脹性也能使粒子的粒徑明顯增大。因此，當DMPA含量較低時，親水基團含量的增加導致親水性增強使粒子的粒徑減小是主要因素，乳液粘度變化不明顯，但當DMPA含量較高時，隨著親水基團含量的增加，雙電層厚度增加和水溶脹性因素占主導地位，乳液的粘度明顯增大。
文章版權：張家港雅瑞化工有限公司
4,4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA) http://www.mctechserv.com |
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