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聚酯型聚氨酯亲水性扩链剂
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2018-4-25 21:56:12 |
以聚酯多元醇、甲苯二异氰酸酯、聚酯型聚氨酯亲水性扩链剂二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料，采用预聚体法，制备了聚酯型水性聚氨酯，研究了NCO/OH比、聚酯型聚氨酯亲水性扩链剂DMPA用量、中和度、乙二胺用量对水性聚氨酯乳液粒径的影响，产品可达到印刷油墨所需树脂的要求。
实验主要原料和试剂。甲苯二异氰酸酯(TDI)，工业级;聚酯多元醇，平均分子量2000，工业级;聚酯型聚氨酯亲水性扩链剂二羟甲基丙酸(DPMA)，工业级;三乙胺(TEA)、乙二胺、丙酮等均为分析纯，使用前经4A分子筛脱水。
水性聚氨酯乳液的制备。将一定量的聚酯多元醇在120℃真空脱水，将计量好的TDI缓慢滴加到装有冷凝管，机械搅拌和通氮管的三口烧瓶里，升温到75℃反应2小时，加入DMPA扩链并加几滴催化剂，升温到85℃反应，隔一定时间取样并用二正丁胺法滴定。
当NCO%达到理论值时降温到40℃，加入丙酮降低粘度，用三乙胺进行中和，在快速搅拌下加含有乙二胺的去离子水进行乳化分散，减压将溶剂蒸馏除去，得到稳定的水性聚氨酯乳液。
乳液微粒粒径的测定。在程序中设置好乳液的物性，选择合适溶剂将样品稀释到适宜的浓度，置于SympatecNANOPHOX纳米激光粒度分析仪的恒温样品池中，测量样品的粒径。
讨论 211NCO/OH对水性聚氨酯乳液粒径的影响。聚氨酯的分子结构是由多异氰酸酯、亲水扩链剂形成的硬段和聚多元醇形成的软段交替组成的，其中软、硬段在分子中的比例对水性聚氨酯乳液的粒子尺寸有明显影响。
随着NCO/OH的增大，粒径逐渐增大。这是由于随着NCO/OH比值的增大，残余在乳液粒子中的二异氰酸基团与水反应生成取代脲的时间相对较长，乳液表面的脲基极性很强，并且在分散时使得反应热增加，颗粒粘性增加，导致碰撞时易发生粘连，不易被剪切力分散，致使乳液的粒径增大。
2,2-二羟甲基丁酸(扩链剂亲水剂DMBA)在水中溶解度为48%，DMPA为12%。同时DMBA熔点低，为108℃～115℃ ；
由于DMBA具有优良的溶解性和低熔点，因而它在合成水性聚氨酯乳液过程不需要溶剂或少加溶剂。
（2）.高反应率，反应速度快，反应温度低。合成聚氨酯预聚体反应时间短，一般只要50-60分钟，而DMPA则要150-180分钟。这是因为DMBA结构中比DMPA多了一个亚甲基，使羧基与亚甲基的距离加大，羧基与异氰酸酯的空间位阻减少，从而使反应速率增大。
（3）.用于水性聚氨酯乳液其粒径更细且分布窄，胶膜性能优异，光泽度高。
2,2-二羟甲基丁酸(扩链剂亲水剂DMBA)用途：DMBA是带有两个活性的羟甲基团的新戊基羧酸，因此可以被用作合成水性高分子体系，可广泛用于水溶性聚氨酯、聚酯、环氧树脂等方面。DMBA在不同溶剂中具有比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被视为水性聚氨酯用新一代绿色环保型扩链剂和内乳化剂，生产水性聚氨酯胶黏剂，无需使用有机溶剂，有机残留物为零。不存在使用DMPA熔点高、溶解慢、反应时间长、能耗高、产品性能差、需要加入有机溶剂、溶剂残留量大等问题。还可用于水性环氧树脂、聚酯等胶黏剂的制造。目前水性聚氨酯、水性树脂、水性胶粘剂、水性涂料等水性产品多用途改性助剂(亲水扩链剂)，作为单体，改性过程中，二羟甲基丁酸(DMBA)无需添加任何有机溶剂(以水代替)，生产工艺更加简单，性能稳定，.其中二羟甲基丙酸(DMPA)以优越的性价比使得其在水性领域应用较为普遍！
同时随着NCO/OH比值的增大，刚性链段含量增加，预聚物的刚性增加，柔顺性下降，高分子链末端距越大，分子链体积增大，致使分散体分散效果变差，这也会导致乳液的粒径随着NCO/OH的增大而增大。
高温水解老化研究结果显示出了喷涂聚脲的处理和聚脲的长期性能之间的微妙平衡。虽然这是事实，即杂化聚脲在固化过程中往往对大气湿度，大幅提高聚合物的总的水解性能可以通过仔细选择多元醇组分来实现;特别是在施工过程中可以控制条件的情况下，如湿度。
扩链剂种类对聚氨酯弹性体性能的影响实验步骤：分别以MOCA、DMTDA、BDO为扩链剂与PPO按摩尔比12∶9配成B组分，与同一批的预 聚物[w(—NCO)=13%]反应制备RIM聚氨酯弹性体。
扩链剂种类对聚氨酯弹性体性能的影响实验可知，由DMTDA制备的弹性体与MOCA制备的弹性体在力学性能上基本相同，而在反应速度上DMTDA则表现出了反应活性高的优势，4min内即可脱模;MOCA则由于结构中—NH2基邻位Cl原子的空间位阻效应和电子诱导效应而导致其活性降低，固化时间长，不适合RIM工艺。
扩链剂种类对聚氨酯弹性体性能的影响实验显示，与胺类扩链剂相比，由脂肪族扩链剂BDO制备的弹性体则强度较差，这是因为胺类扩链剂与二异氰酸酯反应生成得脲基的极性比由二醇扩链剂得到的氨酯基的极性强，相应的刚性链段也易聚集在一起形成硬段，从而氢键更多，性能更好。
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