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自乳化型水性PU用擴鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-2-25 14:24:22 |
根據(jù)分子結構上親水基團的類型，自乳化型水性PU可分為陽離子型、陰離子型、兩性型和非離子型及混合型。陽離子PU是在預聚體溶液中使用自乳化型水性PU用擴鏈劑N一烷基二醇，引人叔胺基，然后經(jīng)季胺化或用酸中和從而實現(xiàn)自乳化。
而陰離子型是采用自乳化型水性PU用擴鏈劑2，2'一二羥甲基丙酸(DMPA)、二氨基烷基碘酸鹽等，引人碘酸基或羧基，再用三乙胺等進行中和并乳化。若在PU骨架上加入自乳化型水性PU用擴鏈劑，引入羥基、醚基、羥甲基等非離子基團，尤其是聚氧化乙烯鏈段，可得到非離子型自乳化PU。離子和非離子型PU分散體各有優(yōu)、缺點，可以互補，得到性能優(yōu)良的制品即混合型。
聚氨酯(PU)是聚氨基甲酸酯的簡稱，它是聚合物內含有相當數(shù)量的氨基甲酸酯(—NHCO—)的高 分子化合物。自從1937年德國Bayer教授首次合成聚氨酯以來，聚氨酯以其軟硬度可調節(jié)范圍廣、耐低溫、柔韌性好、附著力強等優(yōu)點逐漸被人們所認識。其彈性體、泡沫塑料、涂料及粘接劑等均已獲得廣泛應用。
但由于溶劑型聚氨酯含有大量有機溶劑，嚴重污染環(huán)境，特別是溶劑型雙組分聚氨酯中的殘留異氰酸酯單體，毒性極高。隨著人們環(huán)保意識的增強和各國政府環(huán)保立法，急需一種可以替代傳統(tǒng)有機溶劑型的新型聚氨酯材料。
水性聚氨酯是以水替代有機溶劑作為分散介質，有人也稱水性聚氨酯為水系聚氨酯或水基聚氨酯，它不僅具有溶劑型聚氨酯的一些重要性能特征。同時還具有不燃、無毒、無污染、節(jié)省能源及易貯存，使用方便等優(yōu)點。因此備受關注，成為當今聚氨酯領域發(fā)展的重要方向。
水性聚氨酯的定義及分類。水性聚氨酯是指聚氨酯以水為介質，體系中不含或含很少的有機溶劑。以外觀分，水性聚氨酯可以分為3類:聚氨酯水 溶液、聚氨酯分散液、聚氨酯乳液。三者之間的區(qū)別在于聚氨酯大分子粒子在水中的分散形態(tài)的不同，并沒有不可逾越的界限，實際應用中我們所說的水溶性聚氨酯是指聚氨酯水分散體或聚氨酯乳液。
以親水性基團的電荷性質分，水性聚氨酯可分為陰離子型水性聚氨酯、陽離子型水性聚氨酯和非離子型水性聚氨酯。其中陰離子型最為重要，分為羧酸型和磺酸型2大類。
以合成單體分水性聚氨酯可分為聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照選用的二異氰酸酯的不同，水性聚氨酯又可分為芳香族和脂肪族，或具體分為TDI型、HDI型等等。 以產品包裝形式分水性聚氨酯可分為單組分水性聚氨酯和雙組分水性聚氨酯。
4,4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA)產品用途
4,4’-雙仲丁氨基二苯基甲烷-MDBA可應用于硬泡、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還可應用于噴涂聚脲、及多種用于金屬和混凝土修補的化合物。
軟泡：大塊泡沫 - 在標準的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度、撕裂強度和承載性能,在多數(shù)情況下,這些優(yōu)點在降低泡沫密度得以實現(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)應用中已經(jīng)證實,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。還可以增強拉伸強度、撕裂強度和延伸率,縮短脫模時間。
硬泡：聚氨酯硬泡 – 在有水或無水硬泡體系中使用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度及尺寸穩(wěn)定性,同時降低易脆性,提高閉孔率,降低導熱系數(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?shù)拇呋瘎┕彩旎瘎?可以生產用于噴涂、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半預聚物的熟化,以生產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 作熟化劑可以延長釜中壽命,從而生產用作工業(yè)密封材料的軟彈性體。
水性聚氨酯的制備原理 水性聚氨酯的基本合成反應與一般聚氨酯一 樣，只是一些單體中含有親水基團，整個合成過程可分為兩個階段。第一階段為預逐步聚合，即由低聚物二醇、擴鏈劑、水性單體、二異氰酸酯通過溶液逐步聚合生成分子量為103量級的水性聚氨酯預聚體;第二階段為中和后預聚體在水中的分散。
聚氨酯水性化方法主要是使用乳化劑或者在聚合物主鏈上引入親水基團，如羧基、磺酸基等陰離子基團;羥基醚鍵、聚氧乙烯鏈等非離子基團。通過擴鏈劑類型、結構及用量、制備方法和聚合物分子量的不同來改變聚氨酯分子的骨架結構，制得乳液或水分散性的各種水性聚氨酯產品。根據(jù)聚氨酯水性化方法的不同可以分為2大類:外乳化法和內乳化法。
外乳化法。早期水性聚氨酯的合成采用強制乳化法也叫外乳化法。此法先制備一定分子量的聚氨酯預聚體或其溶液在攪拌下加入適當?shù)娜榛瘎┰趶娏覕嚢柘陆?jīng)強力剪切作用將其分散于水中，依靠外部機械力制成聚氨酯乳液。這種方法最早為P.Schlack所發(fā)明，1953年杜邦公司W(wǎng).Yandott采用此法合成了PU乳液。
外乳化法合成關鍵是選用合適的乳化劑。但因乳化劑用量大、反應時間長、乳液及膜的物 理性能差、儲存穩(wěn)定性不好，因此實際應用中較少采用。
內乳化法?，F(xiàn)在，水性聚氨酯的乳化主要采用內乳化法。此法不加乳化劑，而是在聚氨酯大分子鏈上引入親水基團使聚氨酯分子具有一定的親水性，在攪拌下自乳化而成乳液。這些親水基團都能與水起作用，形成氫鍵或者直接生成水合離子使聚氨酯溶于水。自乳化法制備的乳液粒徑小，穩(wěn)定性好。
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