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聚氨酯材料扩链剂
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2017-2-15 21:30:54 |
聚氨酯在材料工业中占有重要的地位，产品具有低温柔顺性好、抗冲击性高、耐辐射、回弹范围广、粘结性好等诸多优良性能，用途广泛。与传统塑料、橡胶，甚至金属相比，具有明显的性能优势，随着经济发展和消费升级，将逐渐成为传统材料的理想替代品。
聚氨酯是由刚性链段和柔性链段组成的嵌段共聚物；刚性链段和柔性链段的构成，除与异氰酸酯和聚醇主剂有关，同时聚氨酯材料扩链剂的选择和使用对它们的形成也有着直接影响。
在聚氨酯材料的合成中，聚氨酯材料扩链剂具有以下功能：
（1）低分子二元或三元或四元化合物能使聚氨酯反应体系迅速地进行扩链和交联。
（2）聚氨酯材料扩链剂具有能与反应体系进行化学反应的特性基团，分子量低，反应活泼，对异氰酸酯和聚醇体系构成较强的反应竞争几率，它们能极其有效地调节反应体系的反应速度；可以使用不同品种的交联剂及用量，调节反应物粘度增长等工艺参数，使之适应加工的要求。
（3）利用扩链剂参与反应并进入聚合物主链中，可以将扩链剂分子中的某些特性基团结构引入聚氨酯主链中，能影响聚氨酯的某些性能。
再生塑料是指通过预处理、熔融造粒、改性等物理或化学的方法对使用寿命完毕后仍具有回收使用价值的废旧塑料进行加工处理后重新得到的塑料原料，是对塑料的再次利用，几乎一切热塑性塑料都具有可循环使用功能。
然而在加工使用过程中聚合物如PA,PC等会发生降解。一般来说，降解是由分子量的损失引起的，而分子量决定聚合物的多种性能，特别是熔融粘度以及加工性能，使得再生料不能应用在性能要求较高的场合。比如：PP一次再生时，颜色几乎不变，熔体指数上升，两次以上颜色加重，熔体指数仍上升。再生后断裂强度和伸长率有所下降，但使用上无问题；ABS再生后变色较显著，但使用掺入量不超过20-30%时，性能无明显变化；PA再生也存在变色及性能下降问题，掺入量以20%以下为宜。再生伸长率下降，弹性却有增加趋势。
因此，我们需要一种简单、有效、低成本的方法来减少分子量的损失和性能的下降。在再生塑料中添加一种助剂——扩链剂，就可以达到上述的效果。
扩链剂(chain extender)又称链增长剂，是能与线型聚合物链上的官能团反应而使分子链扩展、分子量增大的物质。如CESA-extend，SAG-008等（CESA-extend扩链剂为环氧基苯乙烯/丙烯酸酯低聚物；SAG-008是一种苯乙烯类反应型增容剂）。扩链剂具有对PA、PBT、PC、PET、TPU以及生物可降解材料PLA、PBS、PHA、PHB、PCL等有显著的扩链功效。通过环氧基团与上述已降解聚合物的端基反应，恢复缩聚树脂的分子量和特性黏度，增大熔体黏度，提高熔体强度，从本质上改良低品质回收塑料的加工性能，令回收塑料性能达到新料的水平。
MDBA是4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷的商品名,是一种液体仲二胺, 由于其中每个氨基上的氢原子被一个仲丁基取代,在有限的空间里活泼氢原子和仲丁基的 结合产生了许多独特的性能,氨基部分形成了影响硬段的脲键,而丁基则起内增塑剂作用。 它与聚合物母体相连,既不会浸出,也不会析出。同时烷基增加了二胺的溶解性,使它几乎能与任何多元醇和多元胺混合。
作为助剂，扩链剂通常添加0.3~0.5%量时可以起到稳定上述材料分子量作用，添加0.5~5%量时主要起扩链作用，更多量时可以支化聚合物分子链，提高上述材料的熔体强度。
扩链剂是指能促使分子链延伸、扩展的化合物。在聚合物生成中，主要为双官能团的化学品。
目前水性聚氨酯树脂合成中，常使用二羟甲基羧酸含亲水基扩链剂，其主要有DMPA和DMBA两种，其中DMPA使用时间较早，是目前使用最为普遍的一种。虽然它有许多优点，但是还存在许多缺点，主要是自身熔点较高（180℃-185℃），很难加热熔解，这就需要加入有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮（NMP）、N.N-二甲基酰胺（DMF）、丙酮等，而NMP沸点高，制备APU后很难除去。
而且DMPA在丙酮中溶解度较小，在合成过程需要加入大量的丙酮，脱酮过程既浪费能源又带来安全隐患。所以说使用DMPA不仅生产能耗高，而且产品中易造成有机残留等。而DMBA由于有其特殊的分子结构，可以在合成过程不需要消耗一点溶剂，这样不仅缩短了反应时间，降低能耗，而且节省能源。DMBA和DMPA相比，DMBA在有机溶剂中有更好的溶解性。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。
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4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷(MDBA) http://www.yaruichemical.com |
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