水性聚氨酯(WPU)亲水基团扩链剂
亲水扩链剂是指水性聚氨酯(WPU)亲水基团扩链剂,水性聚氨酯(WPU)亲水基团扩链剂经常在水性聚氨酯(WPU)制备中作为特殊原料使用,而它在聚氨酯防水涂料中的应用研究极少,特别是在水固化聚氨酯防水涂料中。
目前常使用的水性聚氨酯(WPU)亲水基团扩链剂是羧酸型扩链剂,主要有2,2-二羟甲基丙酸(dmpa)和2,2-二羟甲基丁酸(dmba)2种,其中dmpa使用时间较早,也是目前使用最为普遍的一种,但其熔点较高(180~185℃),很难加热熔解,需要加入有机溶剂(如N-甲基吡咯烷酮、丙酮等)将其溶解,且溶解度较小。
而dmba具有特殊的分子结构,在有机溶剂中有更好的溶解性,且熔点低(110~115℃),可以不用溶剂,产品更环保,被称为新一代绿色环保型扩链剂。
为了便于制备环保型水固化聚氨酯防水涂料,且不引入有毒的有机溶剂,本实验选用dmba作为亲水扩链剂进行研究。配方中PB-9224的质量份为20,其它组分不变,通过增加亲水扩链剂dmba的用量,考察其对环保型水固化聚氨酯防水涂料性能的影响。
随着亲水扩链剂dmba用量的增加,拉伸强度和撕裂强度呈现先增大后减小的趋势,而断裂伸长率逐渐增大。由于亲水扩链剂dmba的分子结构中含有2个羟甲基基团和1个新戊基羧基,且比dmpa多了1个亚甲基,导致羧基与亚甲基的距离加大,羧基与异氰酸酯的空间位阻减小,从而使扩链反应较易进行,增加高聚物柔性,进而提高延伸性;适量dmba可使防水涂料的拉伸强度和断裂伸长率同时提高,如过量时,较多的反应点因扩链而使交联点相对减少,固交联密度下降,拉伸强度降低,进一步使撕裂强度减小;另外,亲水扩链剂dmba对防水涂料的粘结强度影响较小。综上分析,配方中其它组分不变,当亲水扩链剂dmba质量份为0.8较为合适。
产品名称:4,4'-亚甲基双(2,6-二乙基苯胺),固化剂扩链剂MDEA
产品外观: 类白色粉末或颗粒
物理特性
熔点: 87-89℃
含量:≥99.0%
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。
水固化聚氨酯防水涂料是6种环保型聚氨酯防水涂料之一,是聚醚型、无溶剂环保型的高档合成高分子防水涂料,与传统的焦油型、石油沥青聚氨酯防水涂料相比,具有无溶剂挥发、无毒、无味、施工无污染、固化迅速等优点,在施工配漆时以水作为固化剂,这与其它单组份或双组份聚氨酯防水涂料明显不同,体现出聚氨酯防水涂料研制开发的新思路、新工艺,具有广阔的市场前景。
性能测试方法:将制备的防水涂料按照设计质量配比称量,并搅拌3~5min,使其混合均匀后,刮涂在聚四氟乙烯板上,制成厚1.5mm的涂膜,在(23±2)℃,相对湿度(50±10)%的标准试验条件下养护7d后,制样,测试相关性能。
涂料的表干时间、实干时间、拉伸强度、断裂伸长率、粘结强度和不透水性按GB/T16777—2008《建筑防水材料试验方法》进行测试;撕裂强度按GB/T529—2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》中直角形试件进行测试;A组分中—NCO含量的测试方法采用二正丁胺法。
聚氨酯防水涂料的合成反应原理:异氰酸酯与水反应,首先生成极其不稳定的氨基甲酸(—NHCOOH),然后由氨基甲酸快速分解成胺(—NH2)和二氧化碳(CO2)。若在过量的异氰酸酯存在下,所产生的胺将进一步与异氰酸酯反应,生成取代脲。
它1个水分子可与2个异氰酸基(—NCO)反应,因此可将水看作一种扩链剂或固化剂,以代替价格昂贵的固化剂摩卡(MOCA),使分子链增长,形成有机高分子聚合物。端—NCO基聚氨酯预聚体与水反应生成聚氨酯脲,聚氨酯高聚物的主要原材料是多异氰酸酯,其涂膜固化后不论生成氨酯键或脲键,均属于聚氨酯。
二异氰酸酯与水的反应生成CO2气体的原理,被用来制备聚氨酯泡沫塑料,而在水固化聚氨酯防水涂料的制备中,关键是如何消除反应中生成的CO2,使其成为致密的聚氨酯弹性体[8]。气体吸收剂的加入可消除气泡,制成致密内部无气泡、表面无针孔的涂膜。
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