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二羟甲基丁酸(DMBA)合成的羧酸盐型水性聚氨酯与磺酸盐型水性聚氨酯及二羟甲基丙酸(DMPA)合成的羧酸盐型水性聚氨酯的 性能对比

二羟甲基丁酸(DMBA)合成的羧酸盐型水性聚氨酯与磺酸盐型水性聚氨酯及二羟甲基丙酸(DMPA)合成的羧酸盐型水性聚氨酯的 性能对比

  • 分类:行业资讯
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  • 来源:
  • 发布时间:2019-11-25
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【概要描述】我国的水性树脂的必将快速发展,水基材料替代传统的油性材料已是大势所趋,二羟甲基丁酸作为一种性能更优的羧酸型亲水扩链剂,被称为21世纪的环保型精细化工中间体,必将迎来广阔的市场,

二羟甲基丁酸(DMBA)合成的羧酸盐型水性聚氨酯与磺酸盐型水性聚氨酯及二羟甲基丙酸(DMPA)合成的羧酸盐型水性聚氨酯的 性能对比

【概要描述】我国的水性树脂的必将快速发展,水基材料替代传统的油性材料已是大势所趋,二羟甲基丁酸作为一种性能更优的羧酸型亲水扩链剂,被称为21世纪的环保型精细化工中间体,必将迎来广阔的市场,

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      向PU分子结构中引入磺酸盐基团的方法有以下几种:①以磺酸盐基团作扩链剂;②以磺化的聚醚二醇制备磺化的端异氰酸酯预聚物;③以磺化的聚酯二醇制备磺化的端异氰酸酯预聚物;④以磺化的聚酯二醇制备磺化的端异氰酸酯预聚物,以含羧基的扩链剂制得兼具磺酸和羧酸亲水剂的WPU。
      磺酸盐型水性聚氨酯的亲水基团为强酸强碱盐,离子化强度比较高,这就增强了乳胶粒子“双电层”的§电位,在乳胶粒子间形成较强的静电排斥力,阻止乳胶粒的凝聚,较易得到高固含量(>50%)的水性聚氨酯。
      二羟甲基丙酸合成的羧酸盐型水性聚氨酯相比于磺酸盐型水性聚氨酯来说,其亲水性较差、硬段含量较高,难以满足诸如高耐水性、高柔软性、高固含量等要求,而磺酸盐型水性聚氨酯则更易得可适用的pH值范围较宽pH值为5~8及高固含量的产品,并具有较好的初黏度、耐水及耐热性。
      磺酸型水性聚氨酯能够显著地提高聚氨酯的固含量,在磺酸盐型水性聚氨酯用扩链剂上引入磺酸基,进而将磺酸基引入到聚氨酯大分子链上,能使其亲水性更好,各方面的性能均有提高。目前国内大多采用的扩链剂是(DMPA)羧酸型的,而磺酸型扩链剂与(DMPA)羧酸型扩链剂对比来看,其电离度更高、热稳定性更好,而且种类比较多,磺酸型WPU在各个方面的性能上也都是优于羧酸型WPU的。
      氨基磺酸盐H2NCH2CH2NHCH2CH2SO3Na羟基磺酸盐HOCH2CH2CH(SO3Na)CH2OH。因α,α–二羟甲基丙酸(DMPA)来源渠道多,国内现广为采用。该化合物的羧酸基团受空间障碍影响,不与异氰酸酯反应,避免了消耗离子基团和异氰酸酯原料,或发生支化反应而导致产品黏度增大或质量劣化。DMPA熔点高(工业品≥175℃,纯品为190~191℃),又不溶于多元醇等反应物,在水和丙酮中的溶解度均低,25℃时分别为0.11g/g和0.01~0.02g/g。需预先溶于N–甲基吡咯烷酮(NMP)中,才能使反应均匀而平稳地进行。该溶剂现被有些国家定为有毒、有刺激性物质,需限用。 
      国外高性能WPU多用磺酸盐亲水剂合成。与羧酸盐相比,它属强酸强碱盐,具有更强的亲水性,离子化程度高,在水中可自由解离,形成较强的库仑力;分子间作用力强,产生很强的静电相互作用效应,促使形成的WPU胶粒可稳定分散于水中,具有优良贮存稳定性;分散体具有更稳定的“双电层”结构,其综合性能(如耐酸碱性、耐电解质性、耐水解性、力学性能稳定性、与助剂相容性以及胶膜性能等)更优。由其制得的WPU的胶膜初黏性高,使较低硬度的WPU具有较高拉伸强度和撕裂强度,力学性能良好。以磺酸基计算,合成WPU时用量较低,制得的乳液固含量高,黏度低,在较宽pH(5~7)范围内稳定,外观再现性佳。一般磺酸型亲水剂的数均相对分子质量(Mn)偏高,使用量大,价高,国内工业尚不常用。 
      实验结果显示,DMPA本身及其中和状况对PU预聚物的分散效果(乳液外观、稳定度和胶粒粒径)影响很大。当不用DMPA,如仅以乙二胺磺酸盐与PBA、TDI(甲苯二异氰酸酯)合成PU预聚物时,则其分散液呈白色乳液,存放不久,明显出现絮状物,继而沉降。若加入少量DMPA与乙二胺磺酸盐搭配成混合内乳化剂,则实验结果大为改观,外观、稳定度均良好。实验结果表明,单用二氨基磺酸盐,亲水离子基团含量为0.21mmol/g,而采用混合离子基团,其含量仅为0.13mmol/g,降低38%。双内乳化剂可起到协同效应,降低总亲水剂用量,从而提高WPU的耐水性。 
      以HDI、IPDI和PBA为基本原料,SDBS和二羟甲基丙酸为内乳化剂,通过丙酮法制备出不挥发物质量分数>50%、不含有机溶剂和贮存稳定的鞋用WPU胶黏剂。基于HDI/IPDI混合二异氰酸酯的WPU,可具有低的活化温度和高的耐热性。聚酯二元醇的Mn对胶黏剂的性能也有很大影响,聚酯Mn越大,胶液的黏度越高,Mn过高时还会影响胶液的渗透性能,对粘接不利。根据前期实验结果,Mn为2000的PBA较为合适。PU链上的离子减少,静电斥力减弱,使水合体积不会迅速增大而导致黏度上升,有利于高固含量WPU的制备。同时采用DMPA和SDBS亲水性化合物,可达此目的。前者在预聚反应时加入,后者则作为预聚反应之后的亲水性扩链剂使用。
      综上所述,二羟甲基丁酸具有比二羟甲基丙酸无法比拟的优势,可以认为是目前己知性能最优的亲水基化合物。
      随着国家对环保政策的日益严厉,各项法规相继出台,我国的水性树脂的必将快速发展,水基材料替代传统的油性材料已是大势所趋,二羟甲基丁酸作为一种性能更优的羧酸型亲水扩链剂,被称为21世纪的环保型精细化工中间体,必将迎来广阔的市场。
 
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