水性聚氨酯(PU)分散體擴鏈劑
采用蓖麻油(C.O.)、甲苯二異氰酸酯(TDI)和二羥甲基丙酸(dmpa)反應合成了水性聚氨酯(WPU)分散體，分析n()NCO)/n()OH)、水性聚氨酯(PU)分散體擴鏈劑含量對聚氨酯乳液及涂膜性能的影響。
實(shí)驗表明:當n()NCO)/n()OH)為2.2B1，水性聚氨酯(PU)分散體擴鏈劑添加量為7.0%，反應溫度為70e，乳化溫度為30e時(shí)合成的水性聚氨酯涂料具有優(yōu)良的成膜性、較高的硬度、良好的柔韌性和較好的疏水性。
水性聚氨酯涂料以水為介質(zhì)，是一種無(wú)毒、不燃、不污染空氣和水源的新型涂料，已成為世界聚氨酯材料研究的熱點(diǎn)。蓖麻油分子結構中帶有羥基，平均官能度為2.7，采用蓖麻油作為水性聚氨酯樹(shù)脂的軟鏈段能提高涂膜的機械性能。
蓖麻油分子中長(cháng)鏈非極性脂肪酸鏈使涂膜具有良好的疏水作用，同時(shí)賦予涂層良好的柔韌性和耐曲撓性.本研究以C.O.為原料合成了高度自交聯(lián)的聚氨酯水分散液，該產(chǎn)品乳液外觀(guān)較好，漆膜性能良好。
實(shí)驗原料與試劑。蓖麻油(C.O.)，AR;2，4-甲苯二異氰酸酯(TDI)，AR;二羥甲基丙酸(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。在干燥氮氣保護下，將C.O.和TDI加入到裝有溫度計、攪拌裝置和回流冷凝器的250mL四口燒瓶中，在70e反應1h，將含dmpa的NMP溶液加到四口燒瓶中繼續反應1h，得到聚氨酯預聚體.將預聚體冷卻至30e后添加丙酮稀釋?zhuān)缓蠹尤肴野返娜ルx子水使溶液乳化，真空脫去丙酮得到聚氨酯分散體。
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。
性能測試與表征。粒度分析:采用Nicomp380/ZLS納米粒度分析儀進(jìn)行;黏度測試:采用NDJ28S型數字旋轉黏度計測定;接觸角測試:采用SL200B型接觸角測定儀進(jìn)行;漆膜彈性測試:采用柔韌性測定器，參照GB/T1731293漆膜柔韌性測定法進(jìn)行測試;漆膜鉛筆硬度測試:采用涂料鉛筆硬度劃痕儀，參照GB/T673921996漆膜硬度鉛筆測定法進(jìn)行測定;漆膜沖擊實(shí)驗:采用漆膜沖擊實(shí)驗器，參照GB/T173221993漆膜耐沖擊性測定法進(jìn)行測試。
在2930cm-1 和2850cm -1 處為蓖麻油脂肪酸分子鏈上的 甲基和亞甲基伸縮振動(dòng)峰，在3300cm-1 和1560~1520cm-1處出現N)H的特征吸收峰，同時(shí)2275cm -1 處)NCO特征峰的消失，表明異氰酸根與羥基完全反應.1740cm-1 處為酯基中羰基特征吸收峰，1630~1560cm-1處為羧酸鹽的特征峰.以上峰值很好的說(shuō)明了生成了水性聚氨酯。
反應過(guò)程主要由合成預聚體反應，水性聚氨酯(PU)分散體擴鏈劑擴鏈反應和乳化反應三個(gè)階段組成，影響反應的主要為合成預聚體反應時(shí)間和擴鏈反應時(shí)間。
隨著(zhù)預聚體合成時(shí)間增加(大于2h)，預聚體極易凝膠，因為在反應合成預聚體的過(guò)程中，過(guò)量的異氰酸根之間相互反應，產(chǎn)生交聯(lián)，同時(shí)水性聚氨酯(PU)分散體擴鏈劑擴鏈后產(chǎn)生的脲基也可與異氰酸根反應，形成膠體狀物質(zhì)。
反應時(shí)間過(guò)短(小于0.5h)，則反應不充分，殘余大量的)NCO，體系黏度小.本實(shí)驗得出最佳合成預聚體和擴鏈的反應時(shí)間均為1h。
本實(shí)驗主要討論了聚合反應溫度和乳化反應溫度的影響.反應溫度過(guò)高(80e)時(shí)，反應速率常數大，反應活性大，極易凝膠;而當反應溫度過(guò)低(60e)時(shí)，異氰酸根和羥基之間未得到充分反應，過(guò)量的-NCO導致水乳化時(shí)難以形成穩定均勻的乳液.本實(shí)驗的最佳聚合反應溫度為70e。
在適宜的反應條件下聚合所得的聚氨酯，會(huì )因為乳化時(shí)溫度的不同而呈現很大的差異.表3研究了在不同的乳化溫度下的分散情況.乳化過(guò)程中，以溶有三乙胺的去離子水為乳化劑，借助強力機械分散，經(jīng)剪切力作用，使聚氨酯預聚體分散在水中形成聚氨酯乳液分散體，在乳化分散過(guò)程中，應注意乳化溫度對分散體的影響。
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