亲水性聚氨酯扩链剂
考察亲水性聚氨酯扩链剂dmpa加入量的增加多粒径的影响。试验过程中,随着亲水性聚氨酯扩链剂dmpa用量的增加,水性PUA乳液由乳白色不透明慢慢变成了半透明状,最后变成了溶液状泛红光。
这是由于随着亲水性聚氨酯扩链剂dmpa含量的增加,乳液的平均粒径发生了变化:一方面,从热力学的观点看,乳液中聚合物的总自由能G不变,即ΔG=γΔA,当dmpa用量增大(即—COOH量增大)时,聚合物的亲水性增大,必然导致聚合物与水的界面张力Y减小及聚合物表面积A增大,当聚合物质量一定时,则表现为粒径变小;
另一方面,由于亲水性的增加而产生的颗粒水膨胀性能使粒径增大,这种膨胀性随亲水性的增大而愈发明显。因此,羧基含量和粒径的关系是综合因素影响的结果,总的效果是使乳胶粒的粒径随羧基的含量增大而减小。因而从外观上看,乳液变得透明。
dmpa含量对体系粘度的影响。研究各种因素对PU分散体系粘度的影响。在其研究的体系中,当w (dmpa)≤2.4%时,不能形成稳定的乳液,所以粘度测试数据有误差(偏大);当w(dmpa)>2.4%时,随着dmpa用量的增加,乳液外观呈现由乳白到透明有蓝光的变化趋势,乳液粘度也随之增大。
这是由于预聚体分散在水中后,疏水的分子链段向内收缩形成乳液粒子的核,带有羧基阴离子的亲水基团分布在乳胶粒表面朝向水中;由于粒子的布朗运动,正负离子相伴在粒子表面形成双电层,使得水合离子能够稳定地分散在水中,致使乳液稳定。
随着亲水基团含量的增加,乳液外观发生明显的变化,这是WPU粒子粒径变化的宏观表现所致(即粒径大、阻碍了光线的通过,乳液外观呈发白现象;当分散粒子大小达到纳米级别时,光线可以绕过WPU粒子继续前进,乳液外观呈透明、蓝光现象)。
化学名称:聚四亚甲基醚二醇双对氨基苯甲酸酯,P1000
分子量:1238
CAS No.:54667-43-5
聚四亚甲基醚二醇双对氨基苯甲酸酯(P1000)性能及用途:
聚四亚甲基醚二醇双对氨基苯甲酸酯,P1000为液体,因此可在室温下与预聚体混合,浇注和硫化,它可作为TDI和MDI体系的扩链剂,也可作为环氧树脂固化体系的柔性改性剂。应用领域包括浇注、涂料、黏合剂、密封剂和喷涂体系,由于它的易加工性,决定了它特别适用于现场加工。XYLINK P-1000的室温硫化体系与MDI/二醇热硫化体系相比,不仅操作工艺简单,而且性能优于后者。另外在室温下硫化所得到的弹性体的收缩率低,这也是该扩链剂的一大特点。
根据O Lorentz的双电层理论,乳液的粘度不受分散粒子大小的影响,而是受水合粒子大小的影响。dmpa含量越高,预聚体成盐后与水形成水合离子稳定性就越高,同时水合离子的双电层厚度增加、体积增大且与水分子的相互作用力增强,导致体系的粘度增加。
当dmpa含量较低时,乳液粘度随dmpa含量的增大而变化不明显,这可能与亲水性基团含量的增加会导致两个相反的结果有关。一方面亲水基团含量的增加导致亲水性增强,使粒子的粒径减小;另一方面,总离子浓度的增加,导致总双电层厚度的增加和粒子流体动力学体积的增加,致使粒子的粒径增大。此外,由于亲水性的增大而产生的颗粒水膨胀性也能使粒子的粒径明显增大。
当dmpa含量较低时,亲水基团含量的增加导致亲水性增强使粒子的粒径减小是主要因素,乳液粘度变化不明显,但当dmpa含量较高时,随着亲水基团含量的增加,双电层厚度增加和水溶胀性因素占主导地位,乳液的粘度明显增大。
亲水性扩链剂是水性聚氨酯制备中使用的水性化功能单体,它能在水性聚氨酯大分子主链上引入亲水基团。阴离子型扩链剂中带有羧基、磺酸基等亲水基团,结合有此类基团的聚氨酯预聚体经碱中和离子化,即呈现水溶性。常用的产品有:二羟甲基丙酸(dimethylol propionic acid ,dmpa)、二羟甲基丁酸(dimethylol butanoic acid ,dmba)、1,4-丁二醇-2-磺酸钠。
目前阴离子型水性聚氨酯合成的水性单体主要选用dmpa, dmba活性比dmpa大,熔点低,可用于无助溶剂水性聚氨酯的合成,使VOC降至接近0。dmpa、dmba为白色结晶(或粉末),使用方便。合成叔胺型阳离子水性聚氨酯时,应在聚氨酯链上引人叔胺基团,再进行季叔胺盐化(中和)。而季胺化工序较为复杂,这是阳离子水性聚氨酯发展落后阴离子水性聚氨酯的原因之一。
阳离子型扩链剂有二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、N-乙基二乙醇胺(EDEA)、N-丙基二乙醇胺(PDEA)、N-丁基二乙醇胺(BDEA)、二甲基乙醇胺、双(2-羟乙基)苯胺(BHBA)、双(2-羟丙基)苯胺(BHPA)等,国内大多数采用N-甲基二乙醇胺(MDEA)。非离子型水性聚氨酯的水性单体主要选用聚乙二醇二醇,数均相对分子质量通常大于1000。
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