隨著(zhù)水性聚氨酯的發(fā)展，聚氨酯樹(shù)脂用固化劑也得到了迅速發(fā)展。但聚氨酯樹(shù)脂用固化劑仍面臨的一些問(wèn)題，如異氰酸酯中NCO基團易與水發(fā)生反應生成CO2，殘留在涂膜中影響涂膜的外觀(guān)和降低裝飾性能;親水基團的過(guò)多引入會(huì )導致涂膜的耐水、耐化學(xué)性差，適用期短;在施工過(guò)程中封閉劑解封溫度較高等。因此，制備水分散性能好、解封溫度低的高性能聚氨酯樹(shù)脂用固化劑是今后的重點(diǎn)研究方向。

按聚氨酯樹(shù)脂的整體結構劃分

⑴按原料及結構可分為聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液、多異氰酸酯乳液、封閉型聚氨酯乳液。聚氨酯乳液是指以低聚物多元醇、擴鏈劑、二異氰酸酯為原料，以通常方法制備的聚氨酯分散于水所形成的乳液。

乙烯基聚氨酯乳液一般指在乙烯基樹(shù)脂水溶液或乳液中加入異氰酸酯而形成的乳液，是雙組分體系。多異氰酸酯乳液是指含親水基團多異氰酸酯乳化于水，或多異氰酸酯的有機溶液分散于含乳化劑的水而形成的乳液，也是雙組分即用即配體系，適用期較短。

封閉型異氰酸酯乳液是指分子中含有被封閉的異氰酸酯基團的聚氨酯乳液，是一種穩定的單組分體系。在制備聚氨酯乳液時(shí)司引入封閉異氰酸酯基團，也可制成封閉異氰酸酯基團含量高的乳液，用于和其他乳液體系共混，起交聯(lián)作用，水分揮發(fā)后加熱交聯(lián)。

⑵聚氨酯乳液還可細分為聚氨酯乳液和聚氨酯-脲乳液，后者是指由聚氨酯預聚體在水中分散同時(shí)通過(guò)水或二胺擴鏈而形成的乳液，實(shí)質(zhì)上生成了聚氨酯—脲，但由于由預聚體分散法制備較為普遍，習慣上稱(chēng)為聚氨酯乳液者居多。

⑶按分子結構可分為線(xiàn)性分子聚氨酯乳液（熱塑性）和交聯(lián)型聚氨酯乳液（熱固性）。交聯(lián)型又可細分為內交聯(lián)和外交聯(lián)型。內交聯(lián)型聚氨酯乳液是在合成時(shí)形成一定程度的支化交聯(lián)分子結構，或引入可熱反應性基團，它是穩定的單組分體系。外交聯(lián)是在乳液中添加能與聚氨酯分子鏈中基團起反應的交聯(lián)劑，是雙組分體系。

⒍根據聚氨酯的水性化方法劃分

根據制備方法有多種分類(lèi)。舉例如下。

⑴自乳化法和外乳化法

自乳化法又稱(chēng)內乳化法，是指聚氨酯鏈段中含有親水性成分，因而無(wú)需乳化劑即可形成穩定乳液的方法。



中文名稱(chēng):2,2-二羥甲基丁酸

中文同義詞:擴鏈劑親水劑dmba,2,2-二羥甲基丁酸;2,2-雙(羥甲基)丁酸;二羥甲基丁酸;雙羥甲基丁酸;二羥甲基丁酸(dmba);2,2-二羥甲基丁酸(dmba)

英文名稱(chēng):2,2-Bis(hydroxymethyl)butyric acid

英文同義詞:2,2-Dimethylolbutyric Acid;2,2-Bis(Hydroxymethyl)Butyric

Acid;2,2-Bis(Hydroxymethyl)-N-Butyric Acid;2,2-Bis(Hydroxymethyl)Butanoic

Acid;Dimethylolbutanoicacid(dmba);Dimethylolbutanoicacid;

CAS號:10097-02-6    EINECS號:424-090-1

分子式:C6H12O4  分子量:148.16

物化性質(zhì):外觀(guān)為白色晶體,熔點(diǎn)108-115 °C ,可溶于水、甲醇、丙酮等。
  
2,2-二羥甲基丁酸(擴鏈劑親水劑dmba)用途:dmba是帶有兩個(gè)活性的羥甲基團的新戊基羧酸,因此可以被用作合成水性高分子體系,可廣泛用于水溶性聚氨酯、聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂等方面。dmba在不同溶劑中具有比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被視為水性聚氨酯用新一代綠色環(huán)保型擴鏈劑和內乳化劑,生產(chǎn)水性聚氨酯膠黏劑,無(wú)需使用有機溶劑,有機殘留物為零。不存在使用dmpa熔點(diǎn)高、溶解慢、反應時(shí)間長(cháng)、能耗高、產(chǎn)品性能差、需要加入有機溶劑、溶劑殘留量大等問(wèn)題。還可用于水性環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯等膠黏劑的制造。目前水性聚氨酯、水性樹(shù)脂、水性膠粘劑、水性涂料等水性產(chǎn)品多用途改性助劑(親水擴鏈劑),作為單體,改性過(guò)程中,二羥甲基丁酸(dmba)無(wú)需添加任何有機溶劑(以水代替),生產(chǎn)工藝更加簡(jiǎn)單,性能穩定,.其中二羥甲基丙酸(dmpa)以?xún)?yōu)越的性?xún)r(jià)比使得其在水性領(lǐng)域應用較為普遍!

用途：

1.水性聚氨酯/聚酯體系涂料、膠粘劑、皮革涂飾的生產(chǎn)中。

2.涂料助劑，用于水溶性聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、膠粘劑等。

3.dmba是帶有兩個(gè)活性的羥甲基團的新戊基羧基，因此可以被用作合成水性高分子體系，可廣泛用于水溶性聚氨酸、聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂等方面。dmba在不同溶劑中具有比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存在如下明顯優(yōu)點(diǎn):

(1). dmba在有機溶劑中有更好的溶解性,下表為dmba與dmpa在不同溫度下,在不同溶劑中的溶解度數據;(單位g/100g溶劑)

由于dmba具有優(yōu)良的溶解性和低熔點(diǎn),因而它在合成水性聚氨酯乳液過(guò)程不需要溶劑或少加溶劑。

(2).高反應率,反應速度快,反應溫度低。合成聚氨酯預聚體反應時(shí)間短,一般只要50-60分鐘,而dmpa則要150-180分鐘。這是因為dmba結構中比dmpa多了一個(gè)亞甲基,使羧基與亞甲基的距離加大,羧基與異氰酸酯的空間位阻減少,從而使反應速率增大。

(3).用于水性聚氨酯乳液其粒徑更細且分布窄,膠膜性能優(yōu)異,光澤度高。


外乳化法又稱(chēng)為強制乳化法，若分子鏈中僅含少量不足以自乳化的親水性鏈段或基團，或完全不含親水性成分，此時(shí)必須添加乳化劑，才能得到乳液。

比較而言，外乳化法制備的乳液中，由于親水性小分子乳化劑的殘留，影響固化后聚氨酯膠膜的性能，而自乳化法消除了此弊病。水性聚氨酯的制備以離子型自乳化法為主。

⑵預聚體法、丙酮法、熔融分散法

自乳化法制水性聚氨酯最常用的方法有預聚體分散法和丙酮法。預聚體法即在預聚體中導人親水成分，得到一定粘度范圍的預聚體，在水中乳化同時(shí)進(jìn)行鏈增長(cháng)，制備穩定的水性聚氨酯（水性聚氨酯-脲）。

丙酮法屬于溶液法，是以有機溶劑稀釋或溶解聚氨酯（或預聚體），再進(jìn)行乳化的方法。在溶劑存在下，預聚體與親水性擴鏈劑進(jìn)行擴鏈反應，生成較高分子量的聚氨酯，反應過(guò)程可根據需要加人溶劑以降低聚氨酯溶液粘度，使之易于攪拌，然后加水進(jìn)行分散，形成乳液，最后蒸去溶劑。溶劑以丙酮、甲乙酮居多，故稱(chēng)為丙酮法。

丙酮法的優(yōu)點(diǎn)是丙酮、甲乙酮的沸點(diǎn)低、與水互容、易于回收處理，整個(gè)體系均勻，操作方便，由于降低粘度同時(shí)也降低了濃度，有利于在乳化之前制得高分子量的預聚體或聚氨酯樹(shù)脂，所得乳液的膜性能比單純預聚體法的好。

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