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高性能水性聚氨酯扩链剂
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2018-5-6 14:33:10 |
以自制的 １，２－二羟基－３－丙磺酸钠ＤＨＰＡ作为高性能水性聚氨酯扩链剂，采用自乳化法制备了高性能水性聚氨酯乳液，并讨论了Ｒ值和高性能水性聚氨酯扩链剂对水性聚氨酯乳液及胶膜性能的影响。
高性能水性聚氨酯扩链剂实验原材料：甲苯二异氰酸酯 （ＴＤＩ）；聚氧化丙烯二醇（Ｎ２１０），Ｍｎ＝１０００；１，２－二羟基－３－丙磺酸钠（ＤＨＰＡ），纯度大于９５％，自制；Ｎ－甲基－２－吡咯烷酮，分析纯；二正丁胺，分析纯；二月桂酸二丁基锡（Ｓｎ１９％），进口，分析纯。
高性能水性聚氨酯扩链剂实验步骤：在装有温度计、冷凝回流管和搅拌器的四口烧瓶中，将一定量的Ｎｇ２１０于１１０℃真空脱水２ｈ，冷却到３０℃通入氮气，加入计量的ＩＰＤＩ和少量催化剂（二月桂酸二丁基锡），升温到７０～７５℃反应至Ｗ（ＮＣＯ）≈３％，用二正丁胺滴定法判断反应终点。
降温至６０℃将ＤＨＰＡ和Ｎ－（β－氨乙基）－γ－氨丙基三甲氧基硅烷和γ－氨丙基三甲氧基硅烷按照一定的质量比溶解在少量的ＮＭＰ中，然后向体系中缓慢加入ＮＭＰ溶液，于７０℃反应１．５ｈ，降温至３０℃，并向体系中慢慢加入一定量的去离子水剧烈搅拌乳化，得高固含量低黏度的水性聚氨酯微乳液。
把样品膜在真空下干燥至恒量，室温测定样品膜的质量，然后把样品膜浸泡于室温下的去离子水中２４ｈ后取出，吸去表面游离的水分，称量按质量改变量与原来质量的比计算吸水率Ω（％）。用二正丁胺（已标定） 滴定法滴定预聚体中－ＮＣＯ的含量。
熔点(℃)≥180
铁Fe3+ (PPM)≤5
含量(%)≥99
钠Na+ (PPM)≤50
水份(%)≤0.3
钾K+ (PPM)≤10
羟值(mgKOH/g):810～860
磷PO43- (PPM)≤10
酸值(mgKOH/g):414.2-418
硅SiO2 (PPM)≤1
残荃(%)≤0.03
灰份(%)≤0.03
硫酸根离子SO42-(PPM)≤10
2,2-二羟甲基丙酸(扩链剂亲水剂DMPA)用途：DMPA是一种既有羟基又有羧基基团， 多功能受阻的二元醇分子，自由酸基团在与碱中和后，能积极提高树脂的水溶性或分散性能；引入极性基团，改进涂料的附着力和合成纤维的染色性能；增加镀膜的碱溶性。DMPA是一种多用途的有机原料。本产品在水性聚氨酯制造中既是扩链剂，又能使聚氨酯获得自乳化性能，可制成稳定性优良的自乳化性水性聚氨酯；还用于制备聚氨酯水乳液型皮革涂饰剂，是传统的水乳性聚丙烯酸酯皮革涂饰剂的升级换代产品；用作改进聚酯树脂的添加剤；用作制造光敏树脂和液晶的原料；用于环氧酯涂料、聚氨酯弹性体及粉末涂料；用于制造磁性记录材料及其粘合剂，以生产录音磁带、录像磁带、计算机磁带、数据记录磁带和磁卡等。
ＷＰＵ红外谱图，在３２９９ｃｍ－１附近的宽峰为Ｎ－Ｈ伸缩振动峰，相应的１５２１ｃｍ－１及１３７３ｃｍ－１两峰分别为对应于Ｃ－Ｎ－Ｈ弯曲振动和Ｎ－Ｃ－Ｏ的伸缩振动，在１７１２ｃｍ－１处出现的为Ｃ＝Ｏ伸缩振动峰，其它如甲基的伸缩振动在２９６８ｃｍ－１，弯曲振动在１２６０ｃｍ－１，需要指出的是由于主链上硅氧烷的存在，在１０６０ｃｍ－１附近有 Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ伸缩振动造成的两个强吸收峰，导致在１０４０ｃｍ－１出现的Ｓ＝Ｏ吸收峰被掩盖，同样原因Ｓ＝Ｏ在１１５０～１２２０ｃｍ－１处的吸收峰也观察不到， 但８０１ｃｍ－１为ＣＨ３－Ｓｉ摇摆振动峰，说明共聚物中存在硅氧链，由以上分析可见合成了目标产物。
Ｒ值（ＮＣＯ／ＯＨ）是影响乳液性能的主要因素，在实验中我们测定了亲水基团含量为５％时Ｒ值为１．５～３．５时乳液的外观、贮存稳定性及黏度（图２），结果表明Ｒ值在２～３时乳液稳定，随着Ｒ值 的增大，乳液的外观由白色分层到透明、半透明带蓝光白色乳液过渡到蓝光白色乳液，最后至白色乳液。
乳液颜色的变化反映出粒径从小到大。原因可能是随着Ｒ值的增大，亲水性离子的含量相对减小，亲水性减弱，双电层厚度减小，颗粒的水溶胀性减弱，均会使粒径减小。Ｒ值影响乳液的粒径和多分散性，从而影响乳液的黏度，随着Ｒ值增大，黏度变小。这是因为Ｒ值越大、粒径越大、粒子数越少、离子间平均距离越大、黏度越小；另外Ｒ值增大、亲水离子含量减少、离子水化作用减弱，黏度减小。
当ＤＨＰＡ在亲水基团中的含量为５％时，Ｒ值对胶膜力学性能影响的情况。在一定的范围内，随着Ｒ值增大，磺羧酸型聚氨酯胶膜的拉伸强度和硬度增大，断裂伸长率和吸水率降低。这是由于随着Ｒ值的增大，分子链中的 －ＮＣＯ端基数量增多，加水乳化时与水反应生成 的脲键结构，脲键比氨酯键更能形成氢键，提高硬段间的亲和力，因此提高了乳液胶膜的机械性能。在提高力学性能的同时也产生了更多的疏水链段，降低了涂膜的吸水率，使涂膜的耐水性能增强。当Ｒ为２时制得的胶膜具有最佳的综合性能。
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