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二羟甲基丙酸类扩链剂胺化
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2018-3-20 12:37:31 |
将二羟甲基丙酸类扩链剂胺化后作为亲水扩链剂成功制备出不含N－甲基吡咯烷酮（NMP）和有机锡的聚氨酯水分散体（PUD），研究了胺化工艺对PUD制备过程及乳液性能的影响，并对涂膜结构和性能进行了表征。
结果表明：胺化工艺不仅可以避免使用NMP和有机锡催化剂，而且可得到性能优异的PUD。该工艺简单，具有环境友好的优点。
随着人们环保和节能意识的增强，特别是各国环保法对涂料体系中挥发性有机化合物（VOC）含量的严格限制，促进了水性聚氨酯的发展。与溶剂型相比，水性聚氨酯具有生产、运输和使用安全，不污染环境等优点，在涂料、粘合剂和皮革涂饰剂等方面得到广泛应用。
采用自乳化方法合成水性聚氨酯是通过在PU主链上引入羧酸盐或磺酸盐等亲水基团来实现的。常用二羟甲基丙酸类扩链剂胺化后的亲水扩链剂低溶解度、高熔点，使得在合成过程中需采用N－甲基吡咯烷酮（NMP）和N， N－二甲基酰胺（DMF）等有机溶剂来溶解。
NMP和DMF均为有害和有毒副作用的溶剂，且沸点高，反应后不易脱除，所以迫切需要一种无毒无害的良溶剂或一种新工艺来解决DMPA溶解难的问题。 对于脂肪族PUD的合成，需添加有机锡催化剂来提高反应速度，缩短反应时间。
2010年欧盟对水性聚氨酯中常用的有机锡催化剂作出了更严格的限制。为此，一些研究者报道了不含NMP和有机锡的水性聚氨酯的制备研究，包括（1）用目前未被禁止使用的N－乙基吡咯烷酮（NEP）代替NMP制备无NMP的水性聚氨酯 （2）用二羟甲基丁酸（DMBA）代替 DMPA作亲水扩链剂制备出了性能更优的水性聚氨酯，但DMBA成本高，限制了其应用。
性能及用途：
聚四亚甲基醚二醇双对氨基苯甲酸酯,P1000为液体，因此可在室温下与预聚体混合，浇注和硫化，它可作为TDI和MDI体系的扩链剂，也可作为环氧树脂固化体系的柔性改性剂。应用领域包括浇注、涂料、黏合剂、密封剂和喷涂体系，由于它的易加工性，决定了它特别适用于现场加工。XYLINK P-1000的室温硫化体系与MDI/二醇热硫化体系相比，不仅操作工艺简单，而且性能优于后者。另外在室温下硫化所得到的弹性体的收缩率低，这也是该扩链剂的一大特点。
将二羟甲基丙酸类扩链剂胺化后作为亲水扩链剂成功制备出不含NMP和有机锡的PUD，研究二羟甲基丙酸类扩链剂胺化对PUD性能的影响。因DMPA经胺化后能溶于聚醚二元醇中，且胺化后生成的铵盐对—NCO与—OH等活波氢具有催化作用，所以反应不需添加催化剂。
实验原料和试剂。异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）：工业品；聚醚二醇（N220）：相对分子质量2000；1，4－丁二醇（BDO）、二羟甲基丙酸（DMPA）：工业品；三乙胺（TEA）：分析纯；N－甲基吡咯烷酮（NMP）：化学纯；丙酮：分析纯；乙二胺（EDA）：分析纯。
水性聚氨酯分散体的合成。胺化工艺：先将DMPA和TEA反应生成铵盐，再将铵盐溶于聚多元醇中，因生成的铵盐对—NCO和活波氢具有催化作用，所以聚合过程中不需再加入催化剂和NMP溶剂。
具体过程如下：将配方量的N220、 DMPA和TEA加入到装有温度计、搅拌器和回流冷凝器的1000mL的四口烧瓶中，封闭加料口，在50℃水浴中恒温30min，使DMPA完全溶解，然后加入IPDI，升温至75～80℃，反应2h后取样测定反应物中—NCO的含量，直至接近理论值（用二正丁胺滴定法滴定），然后降温至70℃，添加BDO进行扩链，反应过程中加入适量丙酮调节黏度，检测反应的—NCO至理论值时，将产物预聚体冷却至40℃，加水乳化， 并用乙二胺进行扩链，再减压蒸馏脱去丙酮得到PUD。
催化工艺：将配方量的N220、 DMPA的NMP溶液和IPDI加入到装有温度计、搅拌器和回流冷凝器的1000mL的四口烧瓶中，添加IPDI质量0.05%的月桂酸二丁基锡，封闭加料口，升温至 75～80℃，反应2h后取样测定反应物中—NCO的含量，直至接近理论值（用二正丁胺滴定法滴定），添加BDO进行扩链，反应过程中加入适量丙酮调节黏度，检测反应的—NCO至理论值时，将产物预聚体冷却至40℃，加入配方量的TEA进行中和，加水乳化，并用乙二胺进行扩链，再减压蒸馏脱去丙酮得到PUD。
无催化工艺：反应过程中不加有机锡催化剂。添加NMP或丙酮溶剂使3种工艺的起始—NCO浓度相同，反应过程中定期检测—NCO浓度，研究3种工艺对—NCO反应速率的影响。
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