采用自乳化方法合成水性聚氨酯是通過(guò)在PU主鏈上引入羧酸鹽或磺酸鹽等親水基團來(lái)實(shí)現的。二羥甲基丙酸胺化擴鏈劑低溶解度、高熔點(diǎn)，二羥甲基丙酸胺化擴鏈劑使得在合成過(guò)程中需采用N－甲基吡咯烷酮（NMP）和N， N－二甲基酰胺（DMF）等有機溶劑來(lái)溶解。

二羥甲基丙酸胺化擴鏈劑成功制備出不含N－甲基吡咯烷酮（NMP）和有機錫的聚氨酯水分散體（PUD），研究了二羥甲基丙酸胺化擴鏈劑對PUD制備過(guò)程及乳液性能的影響，并對涂膜結構和性能進(jìn)行了表征。

結果表明：胺化工藝不僅可以避免使用NMP和有機錫催化劑，而且可得到性能優(yōu)異的PUD。該工藝簡(jiǎn)單，具有環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。

隨著(zhù)人們環(huán)保和節能意識的增強，特別是各國環(huán)保法對涂料體系中揮發(fā)性有機化合物（VOC）含量的嚴格限制，促進(jìn)了水性聚氨酯的發(fā)展。與溶劑型相比，水性聚氨酯具有生產(chǎn)、運輸和使用安全，不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，在涂料、粘合劑和皮革涂飾劑等方面得到廣泛應用。


NMP和DMF均為有害和有毒副作用的溶劑，且沸點(diǎn)高，反應后不易脫除，所以迫切需要一種無(wú)毒無(wú)害的良溶劑或一種新工藝來(lái)解決dmpa溶解難的問(wèn)題。 對于脂肪族PUD的合成，需添加有機錫催化劑來(lái)提高反應速度，縮短反應時(shí)間。

2010年歐盟對水性聚氨酯中常用的有機錫催化劑作出了更嚴格的限制。為此，一些研究者報道了不含NMP和有機錫的水性聚氨酯的制備研究，包括（1）用目前未被禁止使用的N－乙基吡咯烷酮（NEP）代替NMP制備無(wú)NMP的水性聚氨酯 （2）用二羥甲基丁酸（dmba）代替 dmpa作親水擴鏈劑制備出了性能更優(yōu)的水性聚氨酯，但dmba成本高，限制了其應用。




聚四亞甲基醚二醇雙對氨基苯甲酸酯,P1000類(lèi)產(chǎn)品與美國的740M結構相類(lèi)似，屬于同系列化合物，740M已被美國FDA批準可用于食品藥品接觸場(chǎng)合，P-1000亦應為無(wú)毒產(chǎn)品，使用時(shí)不會(huì )對工作場(chǎng)所和周?chē)巳涸斐赏{。

聚四亞甲基醚二醇雙對氨基苯甲酸酯(P1000)性能及用途：

聚四亞甲基醚二醇雙對氨基苯甲酸酯,P1000為液體，因此可在室溫下與預聚體混合，澆注和硫化，它可作為T(mén)DI和MDI體系的擴鏈劑，也可作為環(huán)氧樹(shù)脂固化體系的柔性改性劑。應用領(lǐng)域包括澆注、涂料、黏合劑、密封劑和噴涂體系，由于它的易加工性，決定了它特別適用于現場(chǎng)加工。XYLINK P-1000的室溫硫化體系與MDI/二醇熱硫化體系相比，不僅操作工藝簡(jiǎn)單，而且性能優(yōu)于后者。另外在室溫下硫化所得到的彈性體的收縮率低，這也是該擴鏈劑的一大特點(diǎn)。


二羥甲基丙酸胺化擴鏈劑作為親水擴鏈劑成功制備出不含NMP和有機錫的PUD，研究二羥甲基丙酸胺化擴鏈劑對PUD性能的影響。因dmpa經(jīng)胺化后能溶于聚醚二元醇中，且胺化后生成的銨鹽對—NCO與—OH等活波氫具有催化作用，所以反應不需添加催化劑。

實(shí)驗原料和試劑。異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）：工業(yè)品；聚醚二醇（N220）：相對分子質(zhì)量2000；1，4－丁二醇（BDO）、二羥甲基丙酸（dmpa）：工業(yè)品；三乙胺（TEA）：分析純；N－甲基吡咯烷酮（NMP）：化學(xué)純；丙酮：分析純；乙二胺（EDA）：分析純。

水性聚氨酯分散體的合成。胺化工藝：先將dmpa和TEA反應生成銨鹽，再將銨鹽溶于聚多元醇中，因生成的銨鹽對—NCO和活波氫具有催化作用，所以聚合過(guò)程中不需再加入催化劑和NMP溶劑。

具體過(guò)程如下：將配方量的N220、 dmpa和TEA加入到裝有溫度計、攪拌器和回流冷凝器的1000mL的四口燒瓶中，封閉加料口，在50℃水浴中恒溫30min，使dmpa完全溶解，然后加入IPDI，升溫至75～80℃，反應2h后取樣測定反應物中—NCO的含量，直至接近理論值（用二正丁胺滴定法滴定），然后降溫至70℃，添加BDO進(jìn)行擴鏈，反應過(guò)程中加入適量丙酮調節黏度，檢測反應的—NCO至理論值時(shí)，將產(chǎn)物預聚體冷卻至40℃，加水乳化， 并用乙二胺進(jìn)行擴鏈，再減壓蒸餾脫去丙酮得到PUD。

催化工藝：將配方量的N220、 dmpa的NMP溶液和IPDI加入到裝有溫度計、攪拌器和回流冷凝器的1000mL的四口燒瓶中，添加IPDI質(zhì)量0.05%的月桂酸二丁基錫，封閉加料口，升溫至 75～80℃，反應2h后取樣測定反應物中—NCO的含量，直至接近理論值（用二正丁胺滴定法滴定），添加BDO進(jìn)行擴鏈，反應過(guò)程中加入適量丙酮調節黏度，檢測反應的—NCO至理論值時(shí)，將產(chǎn)物預聚體冷卻至40℃，加入配方量的TEA進(jìn)行中和，加水乳化，并用乙二胺進(jìn)行擴鏈，再減壓蒸餾脫去丙酮得到PUD。

無(wú)催化工藝：反應過(guò)程中不加有機錫催化劑。添加NMP或丙酮溶劑使3種工藝的起始—NCO濃度相同，反應過(guò)程中定期檢測—NCO濃度，研究3種工藝對—NCO反應速率的影響。

文章版權：張家港雅瑞化工有限公司

http://www.2cdigitalleads.com