單體親水擴鏈劑
制備穩定的PU乳液主要是通過(guò)自乳化法,其關(guān)鍵是在聚氨酯的分子骨架中引入親水基團。親水基團是通過(guò)單體親水擴鏈劑擴鏈而進(jìn)入PU分子骨架的,它由成鹽基團和成鹽試劑組成。
根據親水基團的類(lèi)型用單體親水擴鏈劑制得的水性PU乳液可分為陰離子型、陽(yáng)離子型、兩性型和非離子型4種,單體親水擴鏈劑合成聚氨酯中以陰離子型占主導地位。
自乳化型PU乳液的制備工藝有很多種,制備方法主要分為丙酮法、預聚物分散法、熱熔法、酮亞胺/酮連氮法,其共同特點(diǎn)是首先制備相對分子質(zhì)量適中、端基為NCO或封閉NCO的PU預聚體,區別主要在擴鏈過(guò)程中。目前工業(yè)生產(chǎn)中最為重要的方法為丙酮法和預聚體分散法(或稱(chēng)預聚體混合法)。
丙酮法是由Ddieterich研究成功的。Ddieterich首先將聚醚或聚酯二元醇與異氰酸酯制成預聚體,加入適量的丙酮降低粘度后,用N-甲基二乙醇胺擴鏈,再加入丙酮降低粘度,然后加入離子化試劑,攪拌離子化。
將離子化的PU分散到含80%丙酮、20%水的介質(zhì)中,最后蒸除丙酮,即可制得粒徑為0.03~100μm的水乳型聚氨酯。丙酮法先制得含NCO端基的高粘度預聚體,再加入丙酮以降低粘度,然后用單體親水擴鏈劑擴鏈,在高速攪拌下加入水中,通過(guò)強力剪切作用使之分散在水中,乳化后減壓蒸餾回收溶劑即可制得PU水分散體系。
安徽大學(xué)齊正旺以丙酮法制備了WSPU。WSPU是一種形狀聚氨酯,一種新型的功能材料。它具有形變量大、容易加工、轉變度可調控、可降解及生物相容性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。制備工藝如下:在四口瓶中依次加入聚已內酯二醇(PCL)和2,4-甲苯二異氰酸酯(TDI),攪拌通氮下于80℃下反應3h,加入少量丙酮溶劑,攪拌10min后,再加入催化劑、二羥甲基丙酸(dmpa)和交聯(lián)劑三羥甲基丙烷(TMP)反應4h,即制得PU預聚體。
4,4'-亞甲基雙(2-甲基-6-乙基苯胺),擴鏈劑固化劑MMEA應用:聚氨酯彈性體、聚脲樹(shù)脂固化劑及環(huán)氧樹(shù)脂固化劑.
包裝: 25kg/桶
胺值:390-408 KOH mg/g
丙酮不溶物:無(wú)
總氯:10ppm以下
純度:98.0%
將聚氨酯預聚體在快速攪拌下加入三乙胺5min,隨后加入計算量水乳化,10min后減壓抽去丙酮,制得固含量為30%WSPU乳液。對WSPU處理加工進(jìn)行樣品測試。最后得出合成PCL分子量在5000時(shí),乳液性能穩定,它的形狀記憶恢復率達到95%。
四川理工學(xué)院張發(fā)興,衛曉利先合成親水擴鏈劑DHPA,然后制備磺酸型WPU微乳液。其合成工藝為:將一定量的Ng210和IPDI加入裝有冷凝回流管、電動(dòng)攪拌和溫度計的四口燒瓶中,加適量催化劑二月桂酸二丁基錫,升至所需溫度反應一定時(shí)間。
用二正丁胺(已標定)滴定法測定預聚體中NCO-的含量是否達到理論值(若達到理論值則停止預聚反應,未達到理論值則繼續反應直到達到理論值為止),降至合適的溫度,加入一定量的N-甲基-2-吡咯烷酮溶解的DHPA反應一定時(shí)間,加入少量丙酮稀釋?zhuān)?jīng)三乙胺中和,在快速攪拌條件下加去離子水進(jìn)行分散,最后減壓蒸餾除去丙酮,得到穩定的磺酸型WPU微乳液。相對于常規的羧酸型WPU微乳液,磺酸型WPU微乳淮具有更高的固含量和更低的表面張力,且具有較好的低溫、高溫及室溫穩定性。
山東大學(xué)王翠,吳佑實(shí),吳莉莉采用丙酮法制備了水性聚氨酯乳液。其合成工藝如下:在裝有電動(dòng)攪拌器、回流冷凝管、溫度計、氮氣進(jìn)出口的500ml四口燒瓶中,加入110℃真空脫水的聚酯二元醇,在60℃是加入計量的MDI丙酮溶液反應10~20min,然后加入dmpa的DMF溶液,攪拌5~10min后向其中加入剩余MDI,滴加催化劑,繼續保溫反應50~90min。
待反應至—NCO含量達理論值時(shí)(正丁胺滴定法測定),加入TEA成鹽。待體系中異氰酸酯含量少于0.2%時(shí)反應結束,取出降溫至30℃以下,然后將一事實(shí)上量的水快速加入體系中并高速攪拌1h。若要再度進(jìn)行擴鏈,則在加水前加入乙二胺。最后,減壓蒸餾脫去低沸點(diǎn)溶劑(丙酮)即得水性聚氨酯成品。
有一些文獻提出用聚醚多元醇的NCO預聚體直接同肼、苯胺、乙二胺或其他二元胺反應生成至少含兩個(gè)端氨基聚醚的化合物,但是胺化反應中未反應的氨基引起的擴鏈難以抑制。端氨基聚醚的開(kāi)發(fā)主要是因為其適應于室溫固化體系并滿(mǎn)足聚氨酯RIM技術(shù)及SUPA技術(shù)的工藝要求。
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