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水性聚氨酯体系扩链剂
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2018-3-6 16:15:34 |
近年来随着各国环保法规的确立和环境保护意识的增强，传统溶剂型聚氨酯体系中挥发性有机化合物VOC排放越来越受严格限制，开发和应用水性聚氨酯体系已成为今后的发展方向。
聚氨酯由多异氰酸酯和水性聚氨酯体系扩链剂合成。与溶剂型相比，目前水性聚氨酯仍存在耐水耐化学性下降、硬度、耐磨性能差等诸多不足，但通过对水性聚氨酯结构性能、乳化、成膜机理的进一步研究，以及依靠聚氨酯分子的可裁剪特性进行改性处理，与其它高聚物和无机材料复合，相信可开发出低VOC排放、性能卓越的产品。
聚氨酯的微相分离结构。工业上，聚氨酯可用于制备胶粘剂、高档涂料、涂饰剂、密封部件等。在生物材料科学领域，聚氨酯以其优良的力学性能、良好的生物相容性和稳定性被用于制造导液管、血液泵、人工心脏瓣膜，以及药物载体，稳定剂等。聚氨酯优异的性能源于它特殊的微相分离结构。
Cooper.S.L.在研究多嵌段聚氨酯时，于1966年首先提出聚氨酯具有微相分离的本体结构。聚氨酯可以看成是一种含硬链段（由多异氰酸酯和水性聚氨酯体系扩链剂组成）和软链段（通常是聚醚或聚酯二醇，聚烯烃或聚硅氧烷）的嵌段共聚物。
软段使得大分子链易于旋转，伸缩和蠕动，降低聚合物的软化点，硬度和机械强度，熵弹性增加；硬段（由多异氰酸酯和水性聚氨酯体系扩链剂组成）则束缚大分子链的转动，提高软化点，硬度和机械强度，熵弹性减少。
由于软硬段间的热力学不相容性，软段和硬段能够通过分散聚集形成独立的微区，并且表现出各自的玻璃化温度。聚氨酯弹性体发生微相分离后，硬段微区分布于软段相中起着物理交联点的作用，赋予聚氨酯卓越的耐磨性能和其它特性。
赵长才研究了HTPB／AP推进剂中聚丁二烯聚氨酯弹性体的微相分离结构[12]。在HTPB／IPDI弹性体中，由于软、硬段溶解度参数的差值较大，因而弹性体存在微相分离。加入扩链剂增加了硬段的含量和极性，使硬段更容易聚集在一起形成硬段微区，提高了微相分离程度。研究中发现增加微相分离度能一定程度地提高拉伸强度或伸长率或同时提高拉伸强度和伸长率。
但微相分离程度并非越高越好，如果软段硬段间分离程度过高造成宏观的两相分离，则此时软硬段间无作用力可言，聚氨酯力学性能反而严重恶化。在研究聚硅氧烷软段聚氨酯时发现：由于聚硅氧烷聚氨酯弹性体软、硬段之间的溶解参数相差过大，导致弹性体的力学性能显著下降。
4,4'-亚甲基-双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(固化剂扩链剂MCDEA)是MDA类的衍生体，可与TDI 预聚体配伍制备性能优良的PU弹性体。它与相应的 MOCA、740M等混合使用，可以使PU弹性体性能得以提高，体现了良好地叠加作用。在PU的浇注、喷涂、RIM等工艺技术方法，以及微孔制品、TPU、胶粘剂、涂层剂等制品制备中，都有着广泛地应用。本品基本无毒，被欧盟批准可用于食品药品接触场合。
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
鉴于聚硅氧烷具有在表面富集的性质，因此可以采用聚硅氧烷与其它聚醚共混物作为软段形成聚氨酯弹性体，从而在保持力学性能的前提下提高聚氨酯材料的表面疏水性。
聚氨酯离聚体的分类。根据聚氨酯离聚体分子链所带电荷的不同，可以从结构上将聚氨酯离聚体分为阴离子型、阳离子型和两性三大类。其中在分子主链上引入羧基（或磺酸基）等可离解为阴离子基团的聚氨酯离聚体称为阴离子型聚氨酯。
分子链上引入氨基等可形成阳离子的基团称为阳离子型聚氨酯,将两种基团同时引入分子主链的称为两性聚氨酯。
聚氨酯离聚体的水分散原理。从结构上讲，聚氨酯离聚体包含大量的疏水链段和少量由离子化基团组成的亲水链段。当聚氨酯离聚体分散于水相时，疏水链段相互缠结形成内核,亲水链段向水相伸展, 形成带电的水化层。
O.Lorenz等以双电层理论来说明离子性水性PU的稳定机理：预聚物分散以后，憎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表面，亲水基因朝向水中。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。双电层阻止了颗粒之间的相互接近而凝聚。
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