线性聚氨酯弹性体扩链剂
聚氨酯弹性体是一种性能优良的高分子聚合物材料,在国民经济各领域有着广泛的应用。本文以1,6-六亚甲基二氨基甲酸甲酯(HDU)和聚碳酸酯多元醇(PCDL)为原料,采用非异氰酸酯工艺,线性聚氨酯弹性体扩链剂一步直接合成线性聚氨酯弹性体,避免了传统工艺中光气和异氰酸酯的使用,线性聚氨酯弹性体扩链剂有着广阔的发展前景。
本文对加入线性聚氨酯弹性体扩链剂合成聚氨酯的工艺进行了优化,重点考察了催化剂的复配对聚氨酯产品性能的影响,并对产品进行了表征。
结果表明:较优的线性聚氨酯弹性体扩链剂加入方式是预聚40min时加入;1,4-丁二醇(BDO)是较为理想的扩链剂;原料配比n(HDU):n(PCDL): n(Extender)=1:0.7:0.3;预聚温度105℃,缩聚温度185℃,缩聚时间4h,合成出的聚氨酯特性粘度为61.56mL/g,重均分子量达到73959,PD=1.7285,分子量分布较窄。
实验还发现聚氨酯弹性体的硬度与原料的配比有关;拉伸强度、断裂伸长率与扩链剂的主链结构有关,分子链长,力学性能较优;实验合成出的聚氨酯弹性体热稳定性不佳,钛酸四乙酯的加入能够提高聚氨酯的热稳定性。
目前水性聚氨酯树脂合成中,常使用二羟甲基羧酸含亲水基扩链剂,其主要有dmpa和dmba两种,其中dmpa使用时间较早,是目前使用最为普遍的一种。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dmpa不仅生产能耗高,而且产品中易造成有机残留等。而dmba由于有其特殊的分子结构,可以在合成过程不需要消耗一点溶剂,这样不仅缩短了反应时间,降低能耗,而且节省能源。
溶解度:单位g/100g溶剂,dmba在水中溶解度为48%,dmpa为12%。 同时dmba熔点低,为108℃~115℃。
由于dmba具有优良的溶解性和低熔点,因而它在合成水性聚氨酯乳液过程不需要溶剂或少加溶剂。
产品名称:4,4'-亚甲基双(2,6-二乙基苯胺),固化剂扩链剂MDEA
4,4'-亚甲基双(2,6-二乙基苯胺),固化剂扩链剂MDEA是优秀的聚氨酯(PU)扩链剂和环氧树脂(EP)固化剂。能改善制品的机械和动力学性能。此外也可以作为聚酰亚胺的先导化合物和有机合成的中间体。在PU领域M-CDEA适用于浇铸型弹性体(CPU)、RIM弹性体和喷涂聚脲、胶粘剂、弹性体泡沫和热塑性聚氨酯(TPU)。EP领域适用于加工、预浸料坯和化工防腐涂料。也可用作有机合成的中间体及聚脲树脂固化剂。
包装: 25kg/桶
谢伟等人在《dmba基水性聚氨酯乳液的合成研究》表明:利用dmba作为亲水扩链剂,采用后扩链工艺,整个反应过程6h基本可以完成,不用溶剂,使得产品环保,而且不需脱溶,避免浪费。
刘都宝等人在《无溶剂水性聚氨酯的合成及性能研究》表明:在用dmba合成水性聚氨酯过程,不要加一点溶剂既可以完成整个反应过程,而且反应结果附合配方设计。
高反应率,反应速度快,反应温度低。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。这是因为dmba结构中比dmpa多了一个亚甲基,使羧基与亚甲基的距离加大,羧基与异氰酸酯的空间位阻减少,从而使反应速率增大。
用于水性聚氨酯乳液其粒径更细且分布窄,胶膜性能优异,光泽度高。
刘都宝等人在《无溶剂水性聚氨酯的合成及性能研究》中,分别以二羟基丁酸(dmba)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙烯二醇(PPG-220)等主要原料,采用预聚体法合成无溶剂型水性聚氨酯树脂。
刘都宝等人经研究认为,dmba聚氨酯乳液的位伸强度和断裂伸长率高于dmpa聚氨酯,原因是:dmba的分子结构,庞大的侧链-CH2COO-妨碍了聚氨酯硬段的聚集,硬段堆砌程度差,使硬段本身在软段基质中溶解度偏高,硬段微区中硬段减小,这些因素会导致模量下降,然而低模量会导致较大的断裂伸长,反过来较大的断裂伸长又会使软段产生进一步的应力结晶,结果出现较高的拉伸强度。
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