為了研究XDI型水性聚氨酯擴鏈劑比例對芳脂族的二異氰酸酯XDI型水性聚氨酯性能的影響，文中采用聚酯多元醇為軟段，間苯二亞甲基二異氰酸酯（XDI）、親水性的二羥甲基丙酸（DMPA）和XDI型水性聚氨酯擴鏈劑為硬段，合成了XDI型水性聚氨酯（XWPUs），研究了DMPA/BDO比例對聚氨酯乳液的粒徑、耐水性、力學(xué)性能和耐熱性的影響。

XDI型水性聚氨酯擴鏈劑研究發(fā)現，隨著(zhù)DMPA/BDO的比例從0.74到6.14逐漸增大，XWPUs聚氨酯乳液粒徑從71.66nm增加到159.40nm，微相分離程度增加，樣品薄膜的吸水率從1.87%增到12.17%。XWPUs薄膜的拉伸強度較高，均在20MPa左右，并具有較高的耐熱性，失重5%時(shí)溫度在280~250℃之間，但耐熱溫度隨著(zhù)DMPA/BDO值的增加而降低。XDI型水性聚氨酯結構中適宜的XDI型水性聚氨酯擴鏈劑比例，既能保證乳液的粒徑和穩定性，又能使樣品具有較好的耐水性、力學(xué)性能和耐熱性。

考察了DMPA加入量的增加多粒徑的影響。試驗過(guò)程中，隨著(zhù)DMPA用量的增加，水性PUA乳液由乳白色不透明慢慢變成了半透明狀，最后變成了溶液狀泛紅光。

這是由于隨著(zhù)DMPA含量的增加，乳液的平均粒徑發(fā)生了變化：一方面，從熱力學(xué)的觀(guān)點(diǎn)看，乳液中聚合物的總自由能G不變，即ΔG=γΔA，當DMPA用量增大（即—COOH量增大）時(shí)，聚合物的親水性增大，必然導致聚合物與水的界面張力Y減小及聚合物表面積A增大，當聚合物質(zhì)量一定時(shí)，則表現為粒徑變??；另一方面，由于親水性的增加而產(chǎn)生的顆粒水膨脹性能使粒徑增大，這種膨脹性隨親水性的增大而愈發(fā)明顯。因此，羧基含量和粒徑的關(guān)系是綜合因素影響的結果，總的效果是使乳膠粒的粒徑隨羧基的含量增大而減小。因而從外觀(guān)上看，乳液變得透明。

DMPA含量對體系粘度的影響。研究各種因素對PU分散體系粘度的影響。在其研究的體系中，當w （DMPA）≤2.4%時(shí)，不能形成穩定的乳液，所以粘度測試數據有誤差（偏大）；當w（DMPA）＞2.4%時(shí)，隨著(zhù)DMPA用量的增加，乳液外觀(guān)呈現由乳白到透明有藍光的變化趨勢，乳液粘度也隨之增大。


4,4'-亞甲基雙(2-乙基)苯胺(芳香族二胺類(lèi)擴鏈劑MOEA)用途
   
本品為氨基鄰位乙基取代的芳香族二胺類(lèi)擴鏈劑,與TDI和MDI預聚體有著(zhù)良好的相容、配伍性,反應速度較快,與E100搭配可用于反應注射成型和聚脲噴涂工藝,制品具有優(yōu)良的物理以及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。用于聚脲彈性防水材料,可有效提高材料的強度、耐植物穿刺和耐老化性能。本品也可用作環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑,賦予制品良好的抗張、耐撕裂、電絕緣及耐熱等性能。


這是由于預聚體分散在水中后，疏水的分子鏈段向內收縮形成乳液粒子的核，帶有羧基陰離子的親水基團分布在乳膠粒表面朝向水中；由于粒子的布朗運動(dòng)，正負離子相伴在粒子表面形成雙電層，使得水合離子能夠穩定地分散在水中，致使乳液穩定。

隨著(zhù)親水基團含量的增加，乳液外觀(guān)發(fā)生明顯的變化，這是WPU粒子粒徑變化的宏觀(guān)表現所致（即粒徑大、阻礙了光線(xiàn)的通過(guò)，乳液外觀(guān)呈發(fā)白現象；當分散粒子大小達到納米級別時(shí)，光線(xiàn)可以繞過(guò)WPU粒子繼續前進(jìn)，乳液外觀(guān)呈透明、藍光現象）。

DMPA是目前使用較廣泛的親水擴鏈劑，但DMPA熔點(diǎn)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(diǎn)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(guò)程中需要加入大量的丙酮，脫酮過(guò)程麻煩且脫不干凈，給生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)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(shí)間，降低能耗，節省能源，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。

在實(shí)驗中發(fā)現，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(zhì)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(wú)析出現象。這由于DMBA的熔點(diǎn)較低（Tm=108~113 ℃），而DMPA的熔點(diǎn)則較高（Tm=175~188 ℃）。

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(shí)間，降低能耗，節省能源，其產(chǎn)品性能更加優(yōu)越，但由于價(jià)格遠高于DMPA，故工業(yè)應用較少。

文章版權：張家港雅瑞化工有限公司

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