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阴离子型水性聚氨酯扩链剂
| 来源：邵君( 先生，国内国际部经理 ) 发布时间：2018-3-8 14:53:14 |
该文讨论了影响阴离子型水性聚氨酯性能的因素，分析了阴离子型水性聚氨酯扩链剂合成聚氨酯的问题。
水性系统聚氨酯以其对生态环境的友好、在运输和使用上的安全性等优势，越来越受到人们的关注，并逐渐被市场所接受.以欧洲为例，水性系统聚氨酯除了在建筑及自动化电解涂料行业的广泛应用外，在其他方面也占据了主导地位。
在水性聚氨酯中，以阴离子型的应用较为广泛，它是在聚氨酯链上引入阴离子基团，使其具有足够的亲水性而分散在水中形成稳定的乳液。常用的阴离子型水性聚氨酯扩链剂基团主要是羧酸盐型和磺酸盐型两大类。
含羧基物质主要有二羟甲基丙酸(DMPA)、二羟甲基丁酸(DMBA)、酒石酸、含羧基半酯二元醇、N，N2二羟基单马来酰胺酸及二氨基苯甲酸等，前两种尤其常见;含磺酸基 团物质有乙二胺基乙磺酸钠、22磺酸钠21，42丁二醇、1，32二羧基2苯磺酸钠，以及合成的长链磺酸钠等.在阴离子型水性聚氨酯扩链剂中，用得最多的就是二羟甲基丙酸(DMPA)。
近年来，有关水性聚氨酯的研究主要集中在对制备工艺方法多样性的尝试和原料的混合设计、NCOΠOH摩尔比率、DMPA的含量、中和度以及反离子的种类等方面，对聚氨酯进一步与含碳二酰亚胺、三聚氰胺、氨基甲醛等的交联反应以及跟其他材料共混形成复合材料也有报道。
离子基团赋予了聚氨酯能在水中分散的性质，而聚氨酯分散体的性质主要由软硬段的性质及其相互作用来决定，所以作为离子载体的软段或者硬段以及软硬段之间的关系是影响水性聚氨酯性能的关键因素。
水性聚氨酯的组成、结构及性能。软段原料一般指具有一定柔性的长链分子.主要指聚醚二醇、聚酯二醇或二者的混合物，也包括脂肪族长链异氰酸酯，如HDI。
聚酯型PU比聚醚型PU具有较高的强度和硬度，这归因于酯基的极性大，其内聚能(12.2kJΠmo1)比醚基的内聚能(4.2kJΠmo1)高，软段分子间作用力大，内聚强度较大，机械强度就高，而聚醚的耐低温性能和 抗水解性能强于前者.关于单一的二醇类的研究已经非常深入。
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
对二元或者三元共聚二醇改性聚氨酯分散体也展开研究，成果较显著的有Kim和Yen[研究小组，Kim小组分别采用PPG作单一的二元醇类，PPGΠPCL、PTMGΠPCL、PPGΠPTAd、PTMGΠPTAd作二元共聚二醇类，PCL2PTMG2PCL作三元共聚二醇类制备阴离子型聚氨酯分散体，发现醇类共聚改性对平均粒径大小影响为:二元三元单一;水蒸发渗透性:三元二元一元;对二元聚二醇来说，聚酯型储存模量和Tg大于聚醚。
Yen研究小组的研究主要集中在以PCL2PEG2PCL为基础的三嵌段水性聚氨酯，研究不同分子量的PEG和不同质量分数的软段部分，以及R值(NCOΠOH)和DMPA的含量对产物性能的影响。
近年来，特殊结构聚二醇的制备有较大的进展，研究人员根据不同领域的需要制出具有特殊结构 的聚二醇以期待更高的热稳定性和更强的力学性能.Fernada以HTPB(羟基封端的聚丁二烯)为聚二醇合成的阴离子型水性聚氨酯，使其具有聚丁二烯原有的性质。
另外随着HTPA含量的增加，分散体的粘度和粒径都有不同程度的增加，拉伸强度和模量都在提高。
Kim等通过AA(己二酸)和DEPD(2，42二乙基21，52戊二醇)合成的聚二醇制备的阴离子型聚氨酯分散体，由于该聚二醇具有较大的空间位阻而提高了产物的水解稳定性，进一步提高了热稳定性和高弹态模量。
同样还有Lee等通过含有磺酸盐基团的长链聚二醇合成了阴离子型的聚氨酯分散体，由于2SO3-Na+和2COO-N+ HR3之间强的静电作用和二者高的解离度使材料具备了高的断裂伸长率和粘度。
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