聚氨酯水分散體擴鏈劑
以乙酰丙酮(ACA)、環(huán)氧氯丙烷(ECH)為原料,通過(guò)氯代烴的親核取代及環(huán)氧的水解開(kāi)環(huán)反應合成了5,6-二羥基-2-己酮(DHO),探索了合成DHO的適宜條件及分離提純的方法;采用傅里葉紅外光譜(FTIR)、核磁共振光譜(NMR)、高分辨質(zhì)譜(HRMS)等方法表征了DHO的結構并測定了DHO的相對分子質(zhì)量及元素組成。
聚氨酯水分散體擴鏈劑實(shí)驗結果表明:親核取代反應以乙醇為溶劑,乙醇鈉為催化劑,60℃恒溫反應15小時(shí),得中間產(chǎn)物5,6-環(huán)氧-2-己酮(EHO),收率34.2%,繼續精餾得5-(乙酰氧基)-6-羥基-2-己酮,收率29.68%,EHO的環(huán)氧水解開(kāi)環(huán)反應,以高氯酸為催化劑,90℃恒溫反應8h,DHO收率69.5%;5-(乙酰氧基)-6-羥基-2-己酮在以NaOH為催化劑、80℃反應8h,得到收率為50.4%的DHO。
采用制備液相分離,可以得到純度為95.96%的DHO。實(shí)驗中通過(guò)紫外檢測跟蹤了ACA與ECH的親核取代反應過(guò)程,確定了ACA主要是以酮式ACA—的形式與ECH發(fā)生親核取代反應。
本實(shí)驗合成的DHO含有雙羥基及酮羰基,可作為水性聚氨酯酮肼交聯(lián)改性的聚氨酯水分散體擴鏈劑使用,其結構中不含叔胺基團且分子量小,從而避免了叔氮對氨酯鍵的催化作用,所得預聚體也較易分散于水中。
實(shí)驗以2,4-甲苯二異氰酸酯(TDI)、聚醚210、聚醚220、二羥甲基丙酸(DMPA)、乙二醇、DHO為主要原料,三乙胺為中和劑,二乙烯三胺為聚氨酯水分散體擴鏈劑,經(jīng)預聚體法合成了一系列不同DHO含量的聚氨酯水分散體,并對交聯(lián)改性前后膠膜的耐水性、耐甲苯性、拉伸強度、斷裂伸長(cháng)率及凝膠含量等做了測試研究。
聚氨酯水分散體擴鏈劑實(shí)驗結果表明當NCO/OH=1.316,COO—含量為2.04%,聚氨酯水分散體擴鏈劑含量為7%時(shí),交聯(lián)后膠膜的吸水率比交聯(lián)前降低了68.13%,吸甲苯率下降了50.97%,拉伸強度提高了6.211MPa,斷裂伸長(cháng)率下降了138.32%,凝膠含量提高了3.78%。
聚氨酯在材料工業(yè)中占有重要的地位,產(chǎn)品具有低溫柔順性好、抗沖擊性高、耐輻射、回彈范圍廣、粘結性好等諸多優(yōu)良性能,用途廣泛。與傳統塑料、橡膠,甚至金屬相比,具有明顯的性能優(yōu)勢,隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展和消費升級,將逐漸成為傳統材料的理想替代品。
聚氨酯是由剛性鏈段和柔性鏈段組成的嵌段共聚物;剛性鏈段和柔性鏈段的構成,除與異氰酸酯和聚醇主劑有關(guān),同時(shí)聚氨酯材料擴鏈劑的選擇和使用對它們的形成也有著(zhù)直接影響。
產(chǎn)品名稱(chēng):4,4'-亞甲基雙(2,6-二乙基苯胺),固化劑擴鏈劑MDEA
分子式:C21H30N2
分子量:310.49?
CAS: 13680-35-8
4,4'-亞甲基雙(2,6-二乙基苯胺),固化劑擴鏈劑MDEA是優(yōu)秀的聚氨酯(PU)擴鏈劑和環(huán)氧樹(shù)脂(EP)固化劑。能改善制品的機械和動(dòng)力學(xué)性能。此外也可以作為聚酰亞胺的先導化合物和有機合成的中間體。在PU領(lǐng)域M-CDEA適用于澆鑄型彈性體(CPU)、RIM彈性體和噴涂聚脲、膠粘劑、彈性體泡沫和熱塑性聚氨酯(TPU)。EP領(lǐng)域適用于加工、預浸料坯和化工防腐涂料。也可用作有機合成的中間體及聚脲樹(shù)脂固化劑。
在聚氨酯材料的合成中,聚氨酯材料擴鏈劑具有以下功能:
(1)低分子二元或三元或四元化合物能使聚氨酯反應體系迅速地進(jìn)行擴鏈和交聯(lián)。
(2)聚氨酯材料擴鏈劑具有能與反應體系進(jìn)行化學(xué)反應的特性基團,分子量低,反應活潑,對異氰酸酯和聚醇體系構成較強的反應競爭幾率,它們能極其有效地調節反應體系的反應速度;可以使用不同品種的交聯(lián)劑及用量,調節反應物粘度增長(cháng)等工藝參數,使之適應加工的要求。
(3)利用擴鏈劑參與反應并進(jìn)入聚合物主鏈中,可以將擴鏈劑分子中的某些特性基團結構引入聚氨酯主鏈中,能影響聚氨酯的某些性能。
再生塑料是指通過(guò)預處理、熔融造粒、改性等物理或化學(xué)的方法對使用壽命完畢后仍具有回收使用價(jià)值的廢舊塑料進(jìn)行加工處理后重新得到的塑料原料,是對塑料的再次利用,幾乎一切熱塑性塑料都具有可循環(huán)使用功能。
然而在加工使用過(guò)程中聚合物如PA,PC等會(huì )發(fā)生降解。一般來(lái)說(shuō),降解是由分子量的損失引起的,而分子量決定聚合物的多種性能,特別是熔融粘度以及加工性能,使得再生料不能應用在性能要求較高的場(chǎng)合。
比如:PP一次再生時(shí),顏色幾乎不變,熔體指數上升,兩次以上顏色加重,熔體指數仍上升。再生后斷裂強度和伸長(cháng)率有所下降,但使用上無(wú)問(wèn)題;ABS再生后變色較顯著(zhù),但使用摻入量不超過(guò)20-30%時(shí),性能無(wú)明顯變化;PA再生也存在變色及性能下降問(wèn)題,摻入量以20%以下為宜。再生伸長(cháng)率下降,彈性卻有增加趨勢。因此,我們需要一種簡(jiǎn)單、有效、低成本的方法來(lái)減少分子量的損失和性能的下降。在再生塑料中添加一種助劑——擴鏈劑,就可以達到上述的效果。
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