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水性聚氨酯/聚脲的扩链剂
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2018-3-13 11:24:16 |
水性聚氨酯在中和之后加水乳化的同时，水也起到扩链剂的作用，水性聚氨酯/聚脲的扩链剂扩链后大分子的端-NCO基团转变为-NH2，进一步同-NCO反应，通过脲基(-NH-CO-NH-)使水性聚氨酯的分子量进一步提高。
脂肪族水性聚氨酯使用脂肪族二异氰酸酯(如IPDI、TMXDI)为单体，其活性较低，因此，其在水中的扩链是通过加入水中加入水性聚氨酯/聚脲的扩链剂乙二胺、肼或二乙烯三胺(多乙烯多胺)进行；此法溶剂用量低，无须脱除溶剂，工艺更可靠，可以实现真正意义上的绿色工艺生产。
以产品包装形式分，水性聚氨酯可分为单组分水性聚氨酯和双组分水性聚氨酯。其中，双组分水性聚氨酯包括两种类型：一种由水性聚氨酯主剂和交联剂组成，如水性聚氨酯上的羧基可用多氮丙啶化合物进行外交联；另一种由水性羟基组分(可以是水性丙烯酸树脂、水性聚酯或水性聚氨酯)和水性多异氰酸酯固化剂组成；使用时将两组分混合，水挥发后，通过室温(或中温)可反应基团的反应，形成高度交联的涂膜，提高综合性能。单组分水性聚氨酯包括单组分热塑性、单组分自交联型和单组分热固性3种类型。
单组分热塑性水性聚氨酯为线型或简单的分子型，属第一代产品，使用方便，价格较低，贮存稳定性好，但涂膜综合性能较差；单组分自交联型、热固型水性聚氨酯是新一代产品，例如可以引入硅交联单元或者干性油脂肪酸结构组成自交联体系，通过水性聚氨酯的羟基和氨基树脂(HMMM)可以组成单组分热固型水性聚氨酯。
由于引入自交联基团或加热(或室温)条件下可反应的基团，提高其性能得到了极大提高，其耐水、耐溶剂、耐磨性能可以接近双组分水性聚氨酯体系，该类产品是目前水性聚氨酯的研究主流。因此，选材时应根据具体情况选择。
目前，阴离子型水性聚氨酯最为重要，水性聚氨酯的合成可分为两个阶段。第一阶段为预逐步聚合，即由低聚物二醇、水性聚氨酯/聚脲的扩链剂、水性单体、二异氰酸酯通过溶液(或本体)逐步聚合生成分子量为103量级的水性聚氨酯预聚体；第二阶段为中和后预聚体在水中的分散和扩链。
水性聚氨酯的乳化主要采用内乳化法。该法利于水性单体在聚氨酯大分子链上引入亲水的离子化基团或亲水嵌段：-COO- +NHEt3、SO3- +Na、-N+ -Ac、OCH2CH2等，在搅拌下自乳化而成乳液(或分散体)。这种乳液稳定性好，质量稳定。根据扩链反应的不同，自乳化法主要有丙酮法和预聚体分散法。
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
丙酮法在预聚中期、后期用丙酮或丁酮降低黏度，经过中和，高速搅拌下加水分散，减压脱除溶剂，得到水性聚氨酯分散体。该法工艺简单，产品质量较好，缺点是溶剂需要回收，回收率低，且难以重复利用。目前，我国主要使用该法合成普通型芳香族水性聚氨酯。
预聚体分散法。即先合成带有-NCO端基的预聚体，通常加入少量的N-甲基吡咯烷酮调整黏度，高速搅拌下将其分散于溶有二(或多)元胺的水中，同时扩链得高分子量的水性聚氨酯。
根据国外加速老化试验结果说明脂肪族聚脲经6000h紫外线老化后，其主要性能指标的保持率均在90%以上，而芳香族聚脲经4000h紫外线老化后，其主要性能指标的保持率仅为80%左右。
聚脲在喷涂施工过程中，由于异氰酸酯基（-NCO）和液态胺等的存在，仍属有毒、有味和刺激性强烈的物质。为此在进行喷涂聚脲施工时，施工人员必须佩戴防毒口罩、防护眼镜、胶皮手套，穿防护服和防护鞋，且应站在上风口作业。
只有在A、B组分经过充分反应，完全聚合并形成大分子的聚脲弹性体，且在不含游离单体的情况下，聚脲涂层还是符合环保要求的产品。
水性聚氨酯的初粘性较低也是阻碍其广泛使用的原因之一。改进初粘性除加入增稠剂的方法之外，合成环氧树脂-水性聚氨酯体系，显示了良好的初粘性，且其耐水性、耐溶剂、耐热蠕变以及附着性能都有明显改善。
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