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水性聚氨酯（脲）的扩链剂
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2018-3-7 13:58:25 |
根据分子结构上亲水基团的类型，自乳化型水性聚氨酯可分为阳离子型、阴离子型、两性型和非离子型。阳离子型PU是在预聚体溶液中，使用卤素元素化合物或水性聚氨酯（脲）的扩链剂N-烷基二醇扩链，然后经季铵化或用酸中和从而实现自乳化。
而阴离子型是采用水性聚氨酯（脲）的扩链剂二羟甲基丙酸(DMPA)、水性聚氨酯（脲）的扩链剂二氨基烷基磺酸盐等为扩链剂，引入羧基或磺酸基，再用三乙胺等进行中和并乳化。若在PU骨架上引入羟基、醚基、羟甲基等非离子基团，尤其是聚氧化乙烯(PEO)链段，可得到非离子型自乳化PU。
制备自乳化型水性PU分散体的方法很多，其共同特点是首先制备分子质量中等、端基为-NCO的PU预聚体，不同步骤在于扩链过程。其中最重要的有3种:丙酮法(相转变法)、预聚体混合法和熔融分散法。
(1)丙酮法:先由大分子多元醇与多异氰酸酯反应，制成端基为-NCO的高黏度的疏水型预聚体，加入低沸点溶剂如丙酮、丁酮、四氢呋喃等，用亲水单体进行扩链，在高速搅拌下加入水，通过一系列相态变化最终形成溶液，最后回收溶剂，得到稳定的PU乳液。因使用丙酮为最多，故称丙酮法。
该工艺特点是在丙酮存在下，预聚体与亲水基团进行扩链反应形成高聚物，最后蒸去丙酮溶剂。此法具有适应性强，溶剂来源广泛，易于回收处理，所得产品质量好，反应易于控制等优点，但工艺复杂，成本较高;
(2)预聚体混合法:该工艺特点是不用溶剂或少用溶剂，借助特殊设备，直接将预聚体分散于水中进行扩链反应。此法较丙酮法溶剂用量少，工艺简化，成本降低，但分散性差，一般只适用于低粘度特殊的预聚体;
(3)熔融分散法:首先是将扩链后的高聚物熔融，用尿素封端，接着加入甲醛溶液进行羟甲基化反应，然后分散于水中形成PU乳液。此法工艺简单，不用溶剂，易于控制，但反应不完全，产品性能不好。此外，还有固体自动分散法、剪切力分散法、亚胺法、甲酮连氮法、-NCO封端法等。
(4)水性PU乳液的稳定机理。O.Lorenz以双电层理论来说明离子型水性PU的稳定机理:预聚物分散以后，疏水的分子链卷曲形成颗粒的核，带有离子的亲水基团则位于颗粒的表面，亲水基团朝向水中。
化学名称：4,4'-亚甲基-双(3-氯-2,6-二乙基苯胺),固化剂扩链剂MCDEA
分子式：C21H28Cl2N2
分子量：379.37
CASNo.:106246-33-7
4,4'-亚甲基-双(3-氯-2,6-二乙基苯胺),固化剂扩链剂MCDEA特性与用途
a. 本品与 TDI 预聚体有着良好地相容、配伍性，所制备的PU制品具有优良的物理以及动态力学性能，在PU的浇注、喷涂、RIM等工艺技术方法都可使用；在PU的弹性体、微孔制品、胶粘剂、涂层剂等制品制备中，都有着广泛地应用；
b. 本品也可以用作环氧树脂的固化剂以及供制备聚酰亚胺等所用；
c. 由于在MDA中“乙基”基团的引入，使本品的毒性大为减低，如对于大白鼠经口中毒值为 LD50＞5000mg/kg
由于颗粒不停地做布朗运动以及正负离子相伴而生，在颗粒表面形成一个双电层，产生了电动势。这种电动势阻止了颗粒之间的相互接近而凝聚，起到了类似乳化剂的作用。
在非离子分散体中，亲水性的PEO链段分布在粒子表面，并向水相中伸展，当粒子靠得很近时，PEO在水相中的链段的自由运动受阻，导致体系熵减小，因此粒子之间的排斥是自发产生的。
PU乳液涂膜的透气性和透水汽性比较差，作为顶层光亮剂在装饰方面仍不如溶剂性涂饰剂。在已商品化的水性PU中，大多是线型聚合物，常需要改性来增加膜的耐水、耐溶剂、耐化学品性以及力学性能。这些性能取决于水性PU的亲水性和分子结构。
这些性能的改进通过接枝或嵌接其它聚合物，外加或内置交联剂以及共混和形成互穿聚合物网络等手段来实现。在各种改性手段中，接枝、嵌段和交联是最常用的。
结果表明，通过引入环氧树脂得到的涂膜耐水性大大提高。 吴晓青等探讨了环氧树脂E-44对水性聚氨酯进行改性，当DMPA质量分数为5%~7%，环氧树脂添加量的质量分数为5%~8%，采用相反转分散方法时，可得到较稳定的环氧树脂改性水性聚氨酯分散液，且分散液综合性能较好;用环氧树脂改性的水性聚氨酯制备的涂膜具有硬度高，耐水性和耐溶剂性好等特点。
王春会等人采用环氧树脂(EP)、聚酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)等制备了环氧树脂改性水性聚氨酯。
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