双组分聚氨酯固化剂
双组分聚氨酯固化剂不仅具有一定的亲水性,并且剩余的NCO基团被包裹住,使其能够稳定的存在于水中。采用聚乙二醇单甲醚(MPEG)与HDI三聚体为主要原料制备了双组分聚氨酯固化剂。双组分聚氨酯固化剂测试结果表明:亲水单体MPEG平均相对分子质量为500,NCO基团与羟基物质的量比6∶1时,制备的水性聚氨酯固化剂性能良好。
Lai等采用IPDI与三羟甲基丙烷(TMP)反应,以MPEG为亲水性链,制备了水性聚氨酯固化剂,该固化剂显著改善了水性聚氨酯的结构与性能。
聚氨酯,是在大分子主链中含有氨基甲酸酯基的聚合物称为聚氨基甲酸酯,简称聚氨酯。聚氨酯分为聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯两大类。聚酯型是以二异氰酸酯和端羟基聚酯为原料制备的聚氨酯。聚醚型聚氨酯是以二异氰酸酯和端羟基聚醚为原料制备的聚氨酯。
合成原料
合成聚氨酯的主要原料是有机多元异氰酸酯和端羟基化合物。
端羟基化合物
端羟基化合物有两类,即端羟基聚酯和端羟基聚醚。
①端羟基聚酯二元酸和过量的二元醇经混缩聚反应制得,其相对分子质量为1000~3000的蜡状或液态低聚物。
②端羟基聚醚端羟基聚醚是以环氧乙烷、环氧丙烷或四氢呋喃等环氧化合物为单体,用丙二醇、丁二醇、甘油等化合物为起始剂,经离子开环聚合反应制得。
异氰酸酯应用于聚氨酯树脂的有机多元异氰酸酯,按-NCO基团的数目可分为二元异氰酸酯、三元异氰酸酯及聚合型异氰酸酯三大类。其中最重要的是甲苯二异氰酸酯,共有3种规格:
TDI一100:含100%的2,4一甲苯二异氰酸酯。
2,2-二羟甲基丁酸(扩链剂亲水剂dmba)用途:dmba是带有两个活性的羟甲基团的新戊基羧酸,因此可以被用作合成水性高分子体系,可广泛用于水溶性聚氨酯、聚酯、环氧树脂等方面。dmba在不同溶剂中具有比dmpa更好的溶解性能,因此可以使工作效率得到很大的改善。
dmba被视为水性聚氨酯用新一代绿色环保型扩链剂和内乳化剂,生产水性聚氨酯胶黏剂,无需使用有机溶剂,有机残留物为零。不存在使用dmpa熔点高、溶解慢、反应时间长、能耗高、产品性能差、需要加入有机溶剂、溶剂残留量大等问题。还可用于水性环氧树脂、聚酯等胶黏剂的制造。目前水性聚氨酯、水性树脂、水性胶粘剂、水性涂料等水性产品多用途改性助剂(亲水扩链剂),作为单体,改性过程中,二羟甲基丁酸(dmba)无需添加任何有机溶剂(以水代替),生产工艺更加简单,性能稳定,.其中二羟甲基丙酸(dmpa)以优越的性价比使得其在水性领域应用较为普遍!
用途:
1.水性聚氨酯/聚酯体系涂料、胶粘剂、皮革涂饰的生产中。
2.涂料助剂,用于水溶性聚氨酯、环氧树脂、胶粘剂等。
3.dmba是带有两个活性的羟甲基团的新戊基羧基,因此可以被用作合成水性高分子体系,可广泛用于水溶性聚氨酸、聚酯、环氧树脂等方面。dmba在不同溶剂中具有比dmpa更好的溶解性,因此可以使工作效率得到很大的改善。
dmba和dmpa相比,dmba存在如下明显优点:
(1). dmba在有机溶剂中有更好的溶解性,下表为dmba与dmpa在不同温度下,在不同溶剂中的溶解度数据;(单位g/100g溶剂)
由于dmba具有优良的溶解性和低熔点,因而它在合成水性聚氨酯乳液过程不需要溶剂或少加溶剂。
(2).高反应率,反应速度快,反应温度低。合成聚氨酯预聚体反应时间短,一般只要50-60分钟,而dmpa则要150-180分钟。这是因为dmba结构中比dmpa多了一个亚甲基,使羧基与亚甲基的距离加大,羧基与异氰酸酯的空间位阻减少,从而使反应速率增大。
(3).用于水性聚氨酯乳液其粒径更细且分布窄,胶膜性能优异,光泽度高。
TDI一80:含80%的2,4一甲苯二异氰酸酯,20%的2,6一甲苯二异氰酸酯。
TDI一65:含65%的2,4一甲苯二异氰酸酯,35%的2,6一甲苯二异氰酸酯。
这3种规格的TDI是由于原料甲苯二胺的制法不同分别制得的。
如端羟基聚四氢呋哺的制备:四氢呋喃为五元环单体,环张力较小,聚合活性较低,反应速度较慢,在较强的含氢酸高氯酸催化作用下,用醋酸酐作载体,进行阳离子开环聚合,可以合成相对分子质量为1000~3000的端羟基聚四氢呋喃。
由于聚氨酯大分子中含有的基团都是强极性基团,而且大分子中还含有聚醚或聚酯柔性链段,使得聚氨酯具有以下特点:
①较高的机械强度和氧化稳定性;
②具有较高的柔曲性和回弹性;
③具有优良的耐油性、耐溶剂性、耐水性和耐火性。
由于聚氨酯具有很多优异的性能,所以其具有广泛的用途。
聚氨酯主要用作聚氨酯合成革、聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯涂料、聚氨酯粘合剂、聚氨酯橡胶(弹性体)和聚氨酯纤维等。此外,聚氨酯还用于土建、地址钻探,采矿和石油工程中,起堵水、稳固建筑物或路基的作用;作为铺面材料,用于运动场的跑道、建筑物的室内地板等。
聚氨酯的结构也很难用一个确切的结构式表示。但其大分子结构中必定有异氰酸酯端基、酯基或醚键、氨基甲酸酯基、取代脲基、脲基甲酸酯基和缩二脲基。
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