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高效亲水扩链剂
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2018-5-10 15:27:43 |
聚氨酯是一种嵌段高分子聚合物。水性聚氨酯（WPU）是通过引入亲水基团，以水为分散介质的一类环保聚氨酯材料。由于其良好的力学性能和成膜性能，广泛应用于建筑、家具、皮革、纺织等行业。
20世纪70年代，开始使用高效亲水扩链剂二羟甲基丙酸（DMPA）大大促进了WPU的发展。前人对WPU的制备工艺，包括软段和硬段的比例、高效亲水扩链剂的种类、制备工艺条件等因素和WPU与其它材料复合等方面做了较为深入的研究。
WPU中的亲水基团对其有着重要影响，亲水基团含量太高，材料的耐水性不佳；亲水基团含量太低，乳液粒径变粗，贮存稳定性下降。在相同亲水基团含量下，亲水基团在硬段中的分布会影响到硬段的规整性，进而对材料的性能产生影响。本研究选用高效亲水扩链剂1，4-丁二醇（BDO）和DMPA，采用分步扩链法和一步扩链法制备WPU，考察扩链方式对材料结构与性能的影响。
WPU乳液的制备。分步扩链法（Ⅰ）：将4molIPDI和1molPTMG加入带有回流冷凝管、搅拌器和温度计的三口烧瓶中，加入总质量分数1‰的DBTDL，搅拌均匀后于90℃反应3～4h至NCO质量分数达到理论值13。34%，然后加入2molDMPA，在75℃反应2h左右至NCO质量分数达到3.89%，后再加入6molIPDI和6molBDO70℃反应4h左右至NCO质量分数达到理论值2.08%（扩链过程中粘度会上升，加适量丙酮降粘），降温至40℃，将预聚体高速搅拌下分散于含有2molTEA的去离子水中，以水为分散剂，乳化1h，抽去丙酮得到固体质量分数为35%的WPU乳液。
分步扩链法（Ⅱ）：将8molIPDI和1molPTMG加入带有回流冷凝管、搅拌器和温度计的三口烧瓶中，加入1‰的DBTDL，搅拌均匀后于90℃反应3～4h至NCO质量分数达到理论值21。16%，然后加入6molBDO70℃反应3h左右至NCO质量分 数达到2。53%后， 再加入2molIPDI和2molDMPA70℃反应4h左右至NCO质量分数达到2.08%（扩链过程中粘度会上升，加适量丙酮降粘），降温 至40℃， 将预聚体高速搅拌下分散于含有2molTEA的去离子水中，以水为分散剂，乳化1h，抽去丙酮得到固体质量分数为35%的WPU乳液。
甲基环己二胺(脂环胺类固化剂扩链剂HTDA)是一种带侧甲基的脂环胺单体，是一支新型的脂环胺类环氧树脂固化剂。
该产品可单独用作固化剂，还可与其他普通环氧固化剂（如：脂肪胺，脂环胺、芳香胺、酸酐等）或通用促进剂（如：叔胺、咪唑）混合使用，在宽广的温度范围类固化环氧树脂，适用于复合材料、涂料、胶粘剂和地坪等领域;可用于聚酰胺、聚酰亚胺等有机合成;可用于聚氨酯做胺类扩链剂，与异氰酸酯基形成脲键，提高产品的综合性能。
一步扩链法（Ⅲ）：将10molIPDI和1molPT-MG加入带有回流冷凝管、搅拌器和温度计的三口烧瓶中，加入1‰的DBTDL，搅拌均匀后于90℃反 应3～4h至NCO质量分数达到理论值，然后加入6molBDO和2molDMPA70℃反应5h左右至 NCO质量分数达到理论值（扩链过程中粘度会上升，加适量丙酮降粘）降温至40℃，将预聚体高速搅拌下分散于含有2molTEA的去离子水中，以水为分散剂，乳化1h，抽去丙酮得到固体质量分数为35%的WPU乳液。 以下分析表征中，Ⅰ代表分步扩链法（Ⅰ）的产物；Ⅱ代表分步扩链法（Ⅱ）的产物；Ⅲ代表一步扩链法（Ⅲ）的产物。
3种产物的红外谱图基本一致，cm－1处PTMG的—OH基吸收峰和2267cm－1处IPDI的—NCO基吸收峰已经消失， 3300cm－1左右和1534cm－1 处的吸收峰分别为为氨基甲酸酯 中—NH—的伸缩振动峰和弯曲振动峰， 1704cm－1处为氨基甲酸酯中CO的伸缩振动峰， 1042cm－1为PTMG的C—O—C的伸缩振动峰，表明生成了聚醚型聚氨酯产物。
不同扩链剂经济性比较。取100gNCO质量分数为5%的预聚物，分别用MOCA、DADMT及TX21三种扩链剂固化，扩链系数为0。95时，其用量分别为15。1g、12。1g及8。7g。而三者的价格分别为:MOCA(一级品)，4。5万元/t;美国产的DADMT，8。5万元/t;TX21，6万元/t。由此可以看出，每100g预聚物，需消耗三种扩链剂的用量价值分别为:MOCA0。68元，DADMT1。02元，TX210。52元。如果希望固化既能在常温下进行，又经济实用，无疑TX21是最合适的扩链剂。
通过对MOCA、DADMT及TX21三种扩链剂工艺性能和所得到的弹性体物理机械性能的对比发现，3种扩链剂得到的弹性体的力学性能相当，新型扩链剂TX21可以替代MOCA作聚氨酯弹性体的常温扩链剂。不足之处是TX21较深，不适合于浅色制品。
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