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2,2-二羟甲基丁酸（DMBA）与2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）的性能对比
2,2-二羟甲基丁酸是一种既有羟基又有羧基基团，它还可应用于皮化材料、液晶、油墨、食品添加剂及粘合剂化工等方面，特别是在水乳型聚氨酯及皮革涂饰剂的制造中，它既是扩链剂，又能使聚氨酯获得良好的自乳化性能，可大大提高聚氨酯水乳液的稳定性。
2019/11/11
作者：李庆喜，孔霞，朱延安，瞿全清（华南理工大学化学与化工学院、嘉宝莉化工集团有限公司） 摘要：通过将二羟甲基丙酸(DMPA)胺化后作为亲水扩链剂成功制备出不含N-甲基吡咯烷酮（NMP）和有机锡的聚氨酯水分散体（PUD），研究胺化工艺对PUD制备过程及乳业性能的影响，并对涂膜结构和性能进行表征。结果表明： (1).采用DMPA胺化工艺可以避免使用NMP和有机锡催化剂，制备出了无有机锡，无NMP的水性聚氨酯分散体； (2).胺化制得的水性聚氨酯漆膜性能特别是耐水性和耐其他化学品性能比有机锡催化工艺的PUD更加优异； (3).该工艺简单，具有环境友好的优点。 （来源《2012年水性聚氨酯行业年会论文集》）
2019/09/20
作者：刘都宝,唐邓,张文荣,许戈文(安徽大学化学化工学院,安徽省绿色高分子材料重点实验室) 摘要：研究以二羟甲基丁酸(DMBA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙烯二醇(PPG-220)等为主要原料，采用预聚体法合成无溶剂型水性聚氨酯树脂，并与DMPA基合成的WPU进行了对比。探讨R值，扩链剂种类，扩链剂用量对PU乳液、涂膜性能的影响，并对合成工艺进行了研究，还对产品进行DSC热力学分析和红外谱图的表征，胶膜的ATR红外光谱表现为水性聚氨酯典型的红外特征。研究结论： (1).在用DMBA合成水性聚氨酯的过程，不要加一点溶剂可以完成整个反应过程，而且反应结果符合配方设计； (2).设计配方时，使R值在1.3以上，树脂能乳化，而且合成的水性聚氨酯的乳液外观好看,胶膜的力学性能优良，耐介质性好； (3).NCO转化率测试可以明显看出，一步法NCO转化率高于两步法NCO转化率，而且无论是一步法还是两步法，整个反应时间仅需要5h就可以使得NCO转化率达到98%以上； (4).采用后扩链工艺可以使乳化时预聚体粘度降低，增大胶膜的机械强度比EDA大，而断裂伸张率比EDA小； (5).采用DMBA合成的水性聚氨酯，可以不加或者只加很少溶剂完成反应，这样大大减少溶剂对环境的污染，降低工厂安全隐患，减少脱除溶剂困难，降低整个生产的成本，增加市场竞争优势。 （来源安徽大学学报自然科学版，第32卷第5期，2008年9月）
2019/09/20
作者：曾俊，王武生，阮德礼，钟锋（安徽大学应用化学研究中心，安徽大学科招精细化工厂） 摘要：文章通过以DMBA和DMPA作为亲水单体制备聚氨酯乳液，从中比较它们的乳液及胶膜性能，并探讨其中原因，为工业化生产提供参考依据。 试验通过了下述几个性能比较： 1.DMBA和DMPA的溶解性比较 在实验中发现，DMBA与DMPA在聚合物多元醇中的溶解行为受聚合物多元醇相对分子质量影响较小，但二者的溶解温度有很大的差别。DMPA的溶解温度为145～150℃，低于此温度，又慢慢析出，而DMBA的溶解温度为80℃，一旦溶解，降低温度无析出现象。这由于DMBA的熔点较低（=108～113℃），而DMPA的熔点则较高（=175～188℃）。 2.聚氨酯乳液性能比较 将DMBA和DMPA聚氨酯乳液用固含量、pH、粘度、热稳定性、乳液外观来表征，结果见下表： 方案编号固含量（%）pH粘度（mPa.s）热稳定性（60℃×72h）乳液外观A-10A-15A-2025.225.125.48.18.28.44.25.15.7不凝胶不凝胶不凝胶白色，少量沉淀半透明透明泛蓝光B-10B-15B-2025.325.225.08.28.38.44.46.06.2不凝胶不凝胶不凝胶乳白色半透明透明泛蓝光 注：A、B分别代表DMPA、DMBA；10、15、20分别代表羧基含量为1.0%、1.5%、2.0%；配方：硬段含量为48%。 3.DMBA和DMPA反应活性比较； 4.聚氨酯乳液胶膜力学性能比较； 5.聚氨酯乳液胶膜耐水、耐化学品及耐低温性能比较； 通过上述几个性能比较，认为2,2-二羟甲基丁酸有如下几个特点： (1)、在聚醚或聚酯多元醇中溶解温度较低，一般为80℃左右，并且与聚合物多元醇相对分子质量无关，便于均相反应； (2)、经实验及红外光谱分析，DMBA体系的聚氨酯反应时间可以缩短； (3)、由DMBA制备的聚氨酯胶膜具有高强度、高弹
2019/09/20
一、前言 在水性聚氨酯生产中，作为阴离子型亲水扩链剂的羧酸是一类具有二元醇的羧酸，以其独特的分子结构，优异的产品性能得到了广泛应用。 羧酸型扩链剂主要包括2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）和2,2-二羟甲基丁酸（DMBA），是一种既有羟基又有羧基基团，独一无二的多功能受阻的二元醇分子，自由酸基团在与碱中和后，能积极提高树脂的水溶性或分散性能；引入极性基团，改进涂料的附着力和合成纤维的染色性能；增加镀膜的碱溶性。可应用于水溶性聚氨酯体系，水溶性醇酸树脂和聚酯树脂，环氧酯涂料，聚氨酯弹性体及粉末涂料。 它还可应用于皮化材料、液晶、油墨、食品添加剂及粘合剂化工等方面，特别是在水乳型聚氨酯及皮革涂饰剂的制造中，它既是扩链剂，又能使聚氨酯获得良好的自乳化性能，可大大提高聚氨酯水乳液的稳定性，因而得到广泛应用。 二、使用二羟甲基羧酸的优越性 水性聚氨酯乳液通常将亲水剂引入聚氨酯分子链中，然后以碱中和成盐，在去离子水中通过机械搅拌分散，形成聚氨酯水乳液。 应用于水性聚氨酯亲水剂主要有阴离子、阳离子和非离子等三类型。阴离子型主要有：2,2-二羟甲基丙酸,2,2-二羟甲基丁酸、酒石酸,磺酸丁二醇,乙二胺基乙磺酸钠,丙三醇和顺酐合成的半酯等；阳离子型主要有：甲基二乙醇胺、三乙醇胺等；非离子型主要有：端羟基聚环氧乙烷。 非离子型亲水剂如聚环氧乙烷,必须含量很高才能使分散体稳定。用羟基聚氧乙烯醚作为亲水基团制成的水性聚氨酯树脂,耐电解质很好,但成膜耐水性极差，因此不实用； 阳离子型亲水剂如乙二胺丙烯酸钠加合物作为亲水基化合物使整个反应体系呈碱性,不仅有—ＮＨ2基与—ＮＣＯ基的快速反应,还伴有—ＮＣＯ与—ＮＨＣＯＯ—的反应,所以反应难以控制,容易凝胶,并且制成的乳液颗粒粗,成膜耐水性差，因而也未能在工业中使用； 阴离子型中的二羟甲基羧酸本身含有两个羟基，同时还起扩链剂的作用，这种双重作用使其在自乳化ＰＵ乳液的制备中显示出很大的优越性。在氨基甲酸酯合成过程中,它使反应体系呈酸性,在酸性条件下,—ＮＣＯ与—ＯＨ反应温和,而—ＮＨＣＯＯ—不参与反应,不会造成凝胶。另外,二羟甲基羧酸还起扩链剂作用,使亲水基(即羧基)位于大分子链段中,用叔胺作为中和剂可以制成稳定性极好,成膜耐水耐溶剂性能极佳的水性聚氨酯树脂。二羟甲基羧酸是目前广泛应用于制备水性聚氨酯树脂最好的亲水基化合物。 三、2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）和2,2-二羟甲基丁酸（DMBA） 在这两种二羟甲基羧酸中，2,2-二羟甲基丙酸使用时间较早，是目前使用较为普遍的一种亲水扩链剂。虽然它有许多优点，但是还存在许多缺点，主要是自身熔点较高（180-185℃），很难加热熔解，这就需要加入有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮（NMP）、N.N-二甲基酰胺（DMF）、丙酮等，而NMP沸点高，制备APU后很难除去。而且DMPA在丙酮中溶解度较小，在合成过程需要加入大量的丙酮，脱酮过程既浪费能源又带来安全隐患。所以说使用2,2-二羟甲基丙酸不仅生产能耗高，而且产品中易造成有机残留等。 2,2-二羟甲基丁酸是近几年兴起不久的新型亲水扩链剂。2,2-二羟甲基丁酸与2,2-二羟甲基丙酸相比主要有以下优点： 1.在有机溶剂中有更好的溶解性。下表为DMBA与DMPA在不同温度、不同溶剂中的溶解度数据； DMBA与DMPA在不同温度、不同溶剂中的溶解度数据表： 序号温度℃丙 酮甲基乙基甲酮甲基异丁基甲酮DMBADMPADMBADMPADMBADMPA12015170.420.1240442140.870.5 溶解度：单位g/100g溶剂 在水中溶解度：DMBA为48%，DMPA为12%。 2.反应率高，反应速度快，反应温度低。如：合成聚氨酯预聚体反应时间短，一般只要50-60分钟，而DMPA则要150-180分钟； 3.用于水性聚氨酯乳液其粒径更细且分布窄； 4.熔点低，为108～114℃； 5.配方的多样性，可以减少溶剂的使用，从而降低溶剂成本减少废液处理费用； 6.可以用于制备完全无溶剂聚氨酯、聚酯体系； 在实际合成过程中，它可以不需要消耗一点溶剂，出来的乳液性能良好，胶膜力学性能优异，不仅缩短了反应时间，降低能耗，而且节省能源。因此2,2-二羟甲基丁酸是目前己知性能最优的亲水基化合物，业内专家认为二羟甲基丁酸是必将替代二羟甲基丙酸的绿色化学品。 四、二羟甲基羧酸在我国的发展 我国对2,2-二羟甲基丙酸的研制开发生产起步较晚。这主要受我国树脂水性化进程的制约。我国开始2,2-二羟甲基丙酸工业化生产始于1995年。进入21世纪，对2,2-二羟甲基丙酸的需求量逐年增加，并形成了一定的市场规模。但可惜的是至今我国2,2-二羟甲基丙酸生产未形成规模，现在还在生产2,2-二羟甲基丙酸的厂家寥寥无几，而且生产规模都比较小，目前我国使用主要还是依赖进口。 2,2-二羟甲基丁酸因其生产工艺复杂，工业化难度大，生产成本高，价格昂贵，环保问题严重等问题，因此其生产发展和推广应用都受到很大的限制。我国生产2,2-二羟甲基丁酸始于2006年，厂家寥寥几家，但都皆因上述原因相继关停，致使这几年我国无2,2-二羟甲基丁酸可供，造成众多水性材料生产企业嗷嗷待哺，急盼早日转变这种被动局面，期望早日能使用到2,2-二羟甲基丁酸。 江西吉煜新材料有限公司正是在这样背景下创立。目前新建的吉煜2,2-二羟甲基丁酸生产车间已达到1200吨/年规模，2,2-二羟甲基丙酸生产车间已达到3500吨/年规模。吉煜公司决心重振我国2,2-二羟甲基丁酸和2,2-二羟甲基丙酸产业，为我国水性事业，为我国环保产业作出自己应有的贡献。
2019/09/20
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