采用蓖麻油(C.O.)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和二羟甲基丙酸(dmpa)反应合成了水性聚氨酯(WPU)分散体，分析n()NCO)/n()OH)、水性聚氨酯(PU)分散体扩链剂含量对聚氨酯乳液及涂膜性能的影响。

实验表明:当n()NCO)/n()OH)为2.2B1，水性聚氨酯(PU)分散体扩链剂添加量为7.0%，反应温度为70e，乳化温度为30e时合成的水性聚氨酯涂料具有优良的成膜性、较高的硬度、良好的柔韧性和较好的疏水性。

水性聚氨酯涂料以水为介质，是一种无毒、不燃、不污染空气和水源的新型涂料，已成为世界聚氨酯材料研究的热点。蓖麻油分子结构中带有羟基，平均官能度为2.7，采用蓖麻油作为水性聚氨酯树脂的软链段能提高涂膜的机械性能。

蓖麻油分子中长链非极性脂肪酸链使涂膜具有良好的疏水作用，同时赋予涂层良好的柔韧性和耐曲挠性.本研究以C.O.为原料合成了高度自交联的聚氨酯水分散液，该产品乳液外观较好，漆膜性能良好。

实验原料与试剂。蓖麻油(C.O.)，AR;2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)，AR;二羟甲基丙酸(dmpa)，AR;N-甲基吡咯烷酮(NMP)，AR;三乙胺(TEA)，AR;丙酮，AR。

水性聚氨酯的合成。在干燥氮气保护下，将C.O.和TDI加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的250mL四口烧瓶中，在70e反应1h，将含dmpa的NMP溶液加到四口烧瓶中继续反应1h，得到聚氨酯预聚体.将预聚体冷却至30e后添加丙酮稀释，然后加入三乙胺的去离子水使溶液乳化，真空脱去丙酮得到聚氨酯分散体。



产品名称:4,4'-亚甲基双(2,6-二乙基苯胺),固化剂扩链剂MDEA

分子式:C21H30N2

分子量:310.49‍

CAS: 13680-35-8

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。

性能测试与表征。粒度分析:采用Nicomp380/ZLS纳米粒度分析仪进行;黏度测试:采用NDJ28S型数字旋转黏度计测定;接触角测试:采用SL200B型接触角测定仪进行;漆膜弹性测试:采用柔韧性测定器，参照GB/T1731293漆膜柔韧性测定法进行测试;漆膜铅笔硬度测试:采用涂料铅笔硬度划痕仪，参照GB/T673921996漆膜硬度铅笔测定法进行测定;漆膜冲击实验:采用漆膜冲击实验器，参照GB/T173221993漆膜耐冲击性测定法进行测试。

在2930cm-1 和2850cm -1 处为蓖麻油脂肪酸分子链上的 甲基和亚甲基伸缩振动峰，在3300cm-1 和1560~1520cm-1处出现N)H的特征吸收峰，同时2275cm -1 处)NCO特征峰的消失，表明异氰酸根与羟基完全反应.1740cm-1 处为酯基中羰基特征吸收峰，1630~1560cm-1处为羧酸盐的特征峰.以上峰值很好的说明了生成了水性聚氨酯。

反应过程主要由合成预聚体反应，水性聚氨酯(PU)分散体扩链剂扩链反应和乳化反应三个阶段组成，影响反应的主要为合成预聚体反应时间和扩链反应时间。

随着预聚体合成时间增加(大于2h)，预聚体极易凝胶，因为在反应合成预聚体的过程中，过量的异氰酸根之间相互反应，产生交联，同时水性聚氨酯(PU)分散体扩链剂扩链后产生的脲基也可与异氰酸根反应，形成胶体状物质。

反应时间过短(小于0.5h)，则反应不充分，残余大量的)NCO，体系黏度小.本实验得出最佳合成预聚体和扩链的反应时间均为1h。

本实验主要讨论了聚合反应温度和乳化反应温度的影响.反应温度过高(80e)时，反应速率常数大，反应活性大，极易凝胶;而当反应温度过低(60e)时，异氰酸根和羟基之间未得到充分反应，过量的-NCO导致水乳化时难以形成稳定均匀的乳液.本实验的最佳聚合反应温度为70e。

在适宜的反应条件下聚合所得的聚氨酯，会因为乳化时温度的不同而呈现很大的差异.表3研究了在不同的乳化温度下的分散情况.乳化过程中，以溶有三乙胺的去离子水为乳化剂，借助强力机械分散，经剪切力作用，使聚氨酯预聚体分散在水中形成聚氨酯乳液分散体，在乳化分散过程中，应注意乳化温度对分散体的影响。


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