采用自乳化方法合成水性聚氨酯是通過(guò)在PU主鏈上引入羧酸鹽或磺酸鹽等親水基團來(lái)實(shí)現的。親水基團類(lèi)型擴鏈劑低溶解度、高熔點(diǎn)，親水基團類(lèi)型擴鏈劑使得在合成過(guò)程中需采用N－甲基吡咯烷酮（NMP）和N， N－二甲基酰胺（DMF）等有機溶劑來(lái)溶解。

親水基團類(lèi)型擴鏈劑成功制備出不含N－甲基吡咯烷酮（NMP）和有機錫的聚氨酯水分散體（PUD），研究了親水基團類(lèi)型擴鏈劑對PUD制備過(guò)程及乳液性能的影響，并對涂膜結構和性能進(jìn)行了表征。

結果表明：胺化工藝不僅可以避免使用NMP和有機錫催化劑，而且可得到性能優(yōu)異的PUD。該工藝簡(jiǎn)單，具有環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。

隨著(zhù)人們環(huán)保和節能意識的增強，特別是各國環(huán)保法對涂料體系中揮發(fā)性有機化合物（VOC）含量的嚴格限制，促進(jìn)了水性聚氨酯的發(fā)展。與溶劑型相比，水性聚氨酯具有生產(chǎn)、運輸和使用安全，不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，在涂料、粘合劑和皮革涂飾劑等方面得到廣泛應用。


NMP和DMF均為有害和有毒副作用的溶劑，且沸點(diǎn)高，反應后不易脫除，所以迫切需要一種無(wú)毒無(wú)害的良溶劑或一種新工藝來(lái)解決dmpa溶解難的問(wèn)題。 對于脂肪族PUD的合成，需添加有機錫催化劑來(lái)提高反應速度，縮短反應時(shí)間。

2010年歐盟對水性聚氨酯中常用的有機錫催化劑作出了更嚴格的限制。為此，一些研究者報道了不含NMP和有機錫的水性聚氨酯的制備研究，包括（1）用目前未被禁止使用的N－乙基吡咯烷酮（NEP）代替NMP制備無(wú)NMP的水性聚氨酯 （2）用二羥甲基丁酸（dmba）代替 dmpa作親水擴鏈劑制備出了性能更優(yōu)的水性聚氨酯，但dmba成本高，限制了其應用。



3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷(環(huán)脂胺固化劑擴鏈劑dacm,macm)產(chǎn)品規格

外觀(guān)：無(wú)色透明粘稠液體

色度(APHA)：12 Max.

粘度@25°C：110mPas
               
含量：99%

密度：0.945

活潑氫當量：60g/eq

胺值 (mgKOH/g)：470

產(chǎn)品應用：產(chǎn)品性能與巴斯夫(BASF)的dmdc(即 Laromin C260或Baxxodour EC331)一樣；用途如下：

1、用于環(huán)氧樹(shù)脂固化劑(高檔打磨,飾品膠);

2、環(huán)氧涂料固化劑（船舶漆，重防腐漆等工業(yè)建筑漆）;

3、還氧復合材料固化劑(風(fēng)力葉片固化劑，風(fēng)力模具料固化劑,膠輥固化劑);

4、應用用于聚氨酯(PU),聚脲噴涂彈性體(SPUA)等的擴鏈劑,助劑;

5、應用于聚天門(mén)冬氨酸酯，聚酰胺(PA)等.

6、用于合成異氰酸酯，進(jìn)一步制備成UV涂料、PU漆、透明彈性體及膠粘劑等，此外，也應用于聚酰胺和環(huán)氧樹(shù)脂工業(yè)。

推薦用量：配合比100：32（相對于EEW=190環(huán)氧樹(shù)脂），可使用時(shí)間400min（25°150g）。



親水基團類(lèi)型擴鏈劑作為親水擴鏈劑成功制備出不含NMP和有機錫的PUD，研究親水基團類(lèi)型擴鏈劑對PUD性能的影響。因dmpa經(jīng)胺化后能溶于聚醚二元醇中，且胺化后生成的銨鹽對—NCO與—OH等活波氫具有催化作用，所以反應不需添加催化劑。

實(shí)驗原料和試劑。異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）：工業(yè)品；聚醚二醇（N220）：相對分子質(zhì)量2000；1，4－丁二醇（BDO）、二羥甲基丙酸（dmpa）：工業(yè)品；三乙胺（TEA）：分析純；N－甲基吡咯烷酮（NMP）：化學(xué)純；丙酮：分析純；乙二胺（EDA）：分析純。

水性聚氨酯分散體的合成。胺化工藝：先將dmpa和TEA反應生成銨鹽，再將銨鹽溶于聚多元醇中，因生成的銨鹽對—NCO和活波氫具有催化作用，所以聚合過(guò)程中不需再加入催化劑和NMP溶劑。

具體過(guò)程如下：將配方量的N220、 dmpa和TEA加入到裝有溫度計、攪拌器和回流冷凝器的1000mL的四口燒瓶中，封閉加料口，在50℃水浴中恒溫30min，使dmpa完全溶解，然后加入IPDI，升溫至75～80℃，反應2h后取樣測定反應物中—NCO的含量，直至接近理論值（用二正丁胺滴定法滴定），然后降溫至70℃，添加BDO進(jìn)行擴鏈，反應過(guò)程中加入適量丙酮調節黏度，檢測反應的—NCO至理論值時(shí)，將產(chǎn)物預聚體冷卻至40℃，加水乳化， 并用乙二胺進(jìn)行擴鏈，再減壓蒸餾脫去丙酮得到PUD。

催化工藝：將配方量的N220、 dmpa的NMP溶液和IPDI加入到裝有溫度計、攪拌器和回流冷凝器的1000mL的四口燒瓶中，添加IPDI質(zhì)量0.05%的月桂酸二丁基錫，封閉加料口，升溫至 75～80℃，反應2h后取樣測定反應物中—NCO的含量，直至接近理論值（用二正丁胺滴定法滴定），添加BDO進(jìn)行擴鏈，反應過(guò)程中加入適量丙酮調節黏度，檢測反應的—NCO至理論值時(shí)，將產(chǎn)物預聚體冷卻至40℃，加入配方量的TEA進(jìn)行中和，加水乳化，并用乙二胺進(jìn)行擴鏈，再減壓蒸餾脫去丙酮得到PUD。

無(wú)催化工藝：反應過(guò)程中不加有機錫催化劑。添加NMP或丙酮溶劑使3種工藝的起始—NCO濃度相同，反應過(guò)程中定期檢測—NCO濃度，研究3種工藝對—NCO反應速率的影響。

文章版權：張家港雅瑞化工有限公司

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