|
|
|
水性聚氨酯分散体扩链剂
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2018-1-20 16:31:52 |
采用蓖麻油(C.O.)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)反应合成了水性聚氨酯(WPU)分散体，分析n()NCO)/n()OH)、水性聚氨酯分散体扩链剂含量对聚氨酯乳液及涂膜性能的影响。
实验表明:当n()NCO)/n()OH)为2.2B1，DMPA添加量为7.0%，反应温度为70e，乳化温度为30e时合成的水性聚氨酯涂料具有优良的成膜性、较高的硬度、良好的柔韧性和较好的疏水性。
水性聚氨酯涂料以水为介质，是一种无毒、不燃、不污染空气和水源的新型涂料，已成为世界聚氨酯材料研究的热点。蓖麻油分子结构中带有羟基，平均官能度为2.7，采用蓖麻油作为水性聚氨酯树脂的软链段能提高涂膜的机械性能。
蓖麻油分子中长链非极性脂肪酸链使涂膜具有良好的疏水作用，同时赋予涂层良好的柔韧性和耐曲挠性.本研究以C.O.为原料合成了高度自交联的聚氨酯水分散液，该产品乳液外观较好，漆膜性能良好。
实验原料与试剂。蓖麻油(C.O.)，AR;2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)，AR;二羟甲基丙酸(DMPA)，AR;N-甲基吡咯烷酮(NMP)，AR;三乙胺(TEA)，AR;丙酮，AR。
水性聚氨酯的合成。在干燥氮气保护下，将C.O.和TDI加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的250mL四口烧瓶中，在70e反应1h，将含DMPA的NMP溶液加到四口烧瓶中继续反应1h，得到聚氨酯预聚体.将预聚体冷却至30e后添加丙酮稀释，然后加入三乙胺的去离子水使溶液乳化，真空脱去丙酮得到聚氨酯分散体。
性能测试与表征。粒度分析:采用Nicomp380/ZLS纳米粒度分析仪进行;黏度测试:采用NDJ28S型数字旋转黏度计测定;接触角测试:采用SL200B型接触角测定仪进行;漆膜弹性测试:采用柔韧性测定器，参照GB/T1731293漆膜柔韧性测定法进行测试;漆膜铅笔硬度测试:采用涂料铅笔硬度划痕仪，参照GB/T673921996漆膜硬度铅笔测定法进行测定;漆膜冲击实验:采用漆膜冲击实验器，参照GB/T173221993漆膜耐冲击性测定法进行测试。
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。
在2930cm-1 和2850cm -1 处为蓖麻油脂肪酸分子链上的 甲基和亚甲基伸缩振动峰，在3300cm-1 和1560~1520cm-1处出现N)H的特征吸收峰，同时2275cm -1 处)NCO特征峰的消失，表明异氰酸根与羟基完全反应.1740cm-1 处为酯基中羰基特征吸收峰，1630~1560cm-1处为羧酸盐的特征峰.以上峰值很好的说明了生成了水性聚氨酯。
反应过程主要由合成预聚体反应，水性聚氨酯分散体扩链剂扩链反应和乳化反应三个阶段组成，影响反应的主要为合成预聚体反应时间和扩链反应时间。
随着预聚体合成时间增加(大于2h)，预聚体极易凝胶，因为在反应合成预聚体的过程中，过量的异氰酸根之间相互反应，产生交联，同时水性聚氨酯分散体扩链剂扩链后产生的脲基也可与异氰酸根反应，形成胶体状物质。
反应时间过短(小于0.5h)，则反应不充分，残余大量的)NCO，体系黏度小.本实验得出最佳合成预聚体和扩链的反应时间均为1h。
本实验主要讨论了聚合反应温度和乳化反应温度的影响.反应温度过高(80e)时，反应速率常数大，反应活性大，极易凝胶;而当反应温度过低(60e)时，异氰酸根和羟基之间未得到充分反应，过量的-NCO导致水乳化时难以形成稳定均匀的乳液.本实验的最佳聚合反应温度为70e。
在适宜的反应条件下聚合所得的聚氨酯，会因为乳化时温度的不同而呈现很大的差异.表3研究了在不同的乳化温度下的分散情况.乳化过程中，以溶有三乙胺的去离子水为乳化剂，借助强力机械分散，经剪切力作用，使聚氨酯预聚体分散在水中形成聚氨酯乳液分散体，在乳化分散过程中，应注意乳化温度对分散体的影响。
文章版权：张家港雅瑞化工有限公司
http://www.yaruichemical.com |
|
固化剂|扩链剂|交联剂
