聚氨酯（PU）用固化劑的合成工藝：反應溫度控制在50℃，在攪拌下將TMP溶液滴加到TDI-醋酸丁酯溶液中進(jìn)行反應，1h滴加完全后，再繼續反應4h，TDI和TMP的質(zhì)量比為5∶1。合成的聚氨酯（PU）用固化劑適合在薄膜蒸發(fā)器中進(jìn)行游離TDI的分離，分離后得到的聚氨酯（PU）用固化劑性能指標按1.3方法測得結果如下：w(殘余TDI)≤0.4%，w(固含量)≥75%，w(—NCO)≥13.0%。

實(shí)驗室聚氨酯的合成

聚氨酯由兩相來(lái)組成，包括軟段和硬段，軟段是長(cháng)鏈多元醇，硬段是由異氰酸酯和擴鏈劑構成。聚氨酯是由異氰酸酯和多元醇反應先生成預聚體，然后與擴鏈劑反應硫化制得。有時(shí)使用“一步法”來(lái)合成聚氨酯以降低成本和增加反應速度。所謂“一步法”就是將多元醇、異氰酸酯及擴鏈劑混合，一步反應生成聚氨酯。

對于合成聚氨酯來(lái)講，大家都知道,其所有成份極易吸水,聚醚在船運期間進(jìn)行有效干燥,廠(chǎng)家能夠直接使用。在操作期間水分經(jīng)常偶然進(jìn)入，因此需脫氣工序。小樣品很容易吸取一定量的不利于合成的潮氣，因此在實(shí)驗室任何異氰酸酯反應之前應該脫氣。脫氣可將混合時(shí)帶入的空氣排出。在下面的配方中都采用了脫氣或干燥工序。

Terathane可以做為軟段材料與通用的二異氰酸酯反應，全球最常用的二異氰酸酯為4,4'－二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)和甲苯二異氰酸酯(TDI)，(2,4－；2,6－TDI異構體以各種比例混合的混合物)。

Terathane也可與特殊的二異氰酸酯反應，例如PPDI，以提高耐磨性能、耐溫性能和撓曲疲勞性能。對于脂肪族二異氰酸酯，參看抗紫外光部分。其它的二異氰酸酯偶然遇到，它們也可與Terathane反應，盡管反應速率會(huì )有所不同。

在聚氨酯生產(chǎn)中最通用的氫供體是胺類(lèi)和醇類(lèi)，當最終產(chǎn)物為彈性體時(shí)，通常用的擴鏈劑為二胺和二醇。各種氨基和羥基與苯基異氰酸酯反應的速度。相對反應速度可以通過(guò)催化劑來(lái)選擇(參看硫化時(shí)間和催化劑部分)。



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。


雖然“一步法”生產(chǎn)聚氨酯彈性體有其有利的一面(例如成本低、速度快)，但是多數情況下大家愿意選擇“預聚法”路線(xiàn)。

使用這些預聚體在某些生產(chǎn)上是有好處的。雖然購買(mǎi)預聚體要比自己合成貴一些，但是它可避免在操作過(guò)程中異氰酸酯的揮發(fā)。如果準備合成預聚體，下面典型的程序是有幫助的。

(1)加熱690g(1.38當量)的TerathanE1000的聚醚，在90℃下，真空攪拌1～2小時(shí)，除去所存在的濕氣。

(2)氮氣保護下冷卻至70℃。

(3)加入435g(3.5當量)的純MDI。

反應熱將使溫度升高至80±4℃，保持這個(gè)溫度1～2小時(shí)，確保反應完全。在沒(méi)有濕氣的存在下，用這種技術(shù)生產(chǎn)的預聚體，在室溫下可貯存數月。

TDI體系的預聚體制備時(shí)通常在較低的溫度，TDI在40～45℃，Terathane在其通常的貯存溫度60～70℃較為合適。

研究表明：低溫有利于反應向理想方向進(jìn)行，且產(chǎn)物顏色淺；TDI過(guò)量越多，反應越接近理想反應，TMP及溶劑必須脫水，采用單一的醋酸丁酯溶劑，便于分離后循環(huán)使用。

文章版權：張家港雅瑞化工有限公司

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