改性水性聚氨酯樹(shù)脂擴鏈劑
分別考察了不同改性水性聚氨酯樹(shù)脂擴鏈劑對聚四氫呋喃醚二醇型 (簡(jiǎn)稱(chēng)PTMG型)及聚己二酸己二醇酯二醇型(簡(jiǎn)稱(chēng) PHA型)聚氨酯乳液穩定性的影響。
定義預聚反應中的異氰酸指數R為T(mén)DI中異氰酸酯基團的量與低聚物二元醇和改性水性聚氨酯樹(shù)脂擴鏈劑中羥基量的比值;親水基團含量w(—COOH)則是指親水基團—COOH占整個(gè)體系中的質(zhì)量分數。
上述反應中,異氰酸指數R均基本控制在1155左右,而w(—COOH)=1150%～1152%。由改性水性聚氨酯樹(shù)脂擴鏈劑可制得微帶藍光白色乳液,而且乳液穩定性較好,室溫下靜置分層時(shí)間可以達到3個(gè)月以上。
當w(—COOH)=1150%時(shí),固含量控制在3210%～3710%之間,就可以得到穩定性較好的乳液,室溫下靜置分層時(shí)間較長(cháng)。如果固含量過(guò)高,超過(guò)4010%時(shí)所得到的乳液靜置穩定性較差,靜置10d左右即有分層現象。
這是因為親水基團的含量決定了聚氨酯分子的親水性,親水基團含量一定,固含量增加即相當于水量減少,乳液的平均粒徑增大,聚氨酯分子在水中分散性下降,此時(shí)乳液的穩定性變差。而固含量過(guò)低,當低于3010%,體系粒徑過(guò)小,得到類(lèi)似凝膠狀物質(zhì)。因此,固含量最好控制在3210%～3710%之間。
不同擴鏈劑對膜吸水率及失重率的影響。分別以PTMG和PHA為原料,w(—COOH)=1151%,異氰酸指數R為1155左右,擴鏈劑用量(擴鏈劑占整個(gè)體系中的質(zhì)量分數)為210%,固含 量在3310%～3510%以?xún)?分析不同擴鏈劑對涂膜吸水率及失重率的影響。
四種體系表現出不同的吸水率及失重率。無(wú)論對于PTMG型還是PHA型聚氨酯乳液,隨著(zhù)擴鏈劑中—CH2—數的不斷增加,結構的親水性逐漸下降,涂膜的吸水率不斷降低。
商品名稱(chēng)：環(huán)脂胺固化劑擴鏈劑dacm,macm
化學(xué)名稱(chēng)：3,3'-二甲基-4,4-二氨基二環(huán)己基甲烷
英文名：Dimethyldicyane
CAS:6864-37-5
分子式：C15H30N2
分子量：238.41
產(chǎn)品應用：產(chǎn)品性能與巴斯夫(BASF)的dmdc(即 Laromin C260或Baxxodour EC331)一樣；用途如下：
1、用于環(huán)氧樹(shù)脂固化劑(高檔打磨,飾品膠);
2、環(huán)氧涂料固化劑（船舶漆，重防腐漆等工業(yè)建筑漆）;
3、還氧復合材料固化劑(風(fēng)力葉片固化劑，風(fēng)力模具料固化劑,膠輥固化劑);
4、應用用于聚氨酯(PU),聚脲噴涂彈性體(SPUA)等的擴鏈劑,助劑;
5、應用于聚天門(mén)冬氨酸酯，聚酰胺(PA)等.
6、用于合成異氰酸酯，進(jìn)一步制備成UV涂料、PU漆、透明彈性體及膠粘劑等，此外，也應用于聚酰胺和環(huán)氧樹(shù)脂工業(yè)。
推薦用量：配合比100：32（相對于EEW=190環(huán)氧樹(shù)脂），可使用時(shí)間400min（25°150g）。
若將乙二醇和一縮二乙二醇為擴鏈劑制得的聚氨酯涂膜作一比較,則由于一縮二乙二醇比乙二醇結構中多了一醚鍵(—O—),醚鍵的親水性較好,所以以一縮二乙二醇為擴鏈劑制得的聚氨酯涂膜親水性明顯增大,膜的吸水率增大。由表2中還可以看出,膜在水中浸泡24h后,聚酯型聚氨酯與聚醚型聚氨酯相比,吸水 率明顯增大,耐水性下降。這主要是因為聚酯型聚氨酯中的聚酯段較易水解。從膜的失重率來(lái)看,膜在水中浸泡一周后,以乙二醇為擴鏈劑制備的聚氨酯涂膜具有較低的失重率。
不同擴鏈劑對涂膜力學(xué)性能的影響 在選定了原料、w(—COOH)=1151%、異氰酸 指數R(1155)及擴鏈劑用量(w=210%)之后,聚氨酯乳液涂膜的力學(xué)性能就取決于聚氨酯預聚體中引入的擴鏈劑的結構。
由于低分子擴鏈劑可以與過(guò)量異氰酸酯進(jìn)行二 次反應,生成氨基甲酸酯或縮二脲結構的剛性鏈段(硬段),而聚醚二元醇或聚酯二元醇則為聚氨酯結構的柔性鏈段(軟段)。因此擴鏈劑的加入有助于形成聚氨酯的硬段結構,硬段部分對材料的力學(xué)性能貢獻較大。
對于所選用的四種不同的擴鏈劑而言,由于四種擴鏈劑本身結構不同,所以使得組成聚氨酯的硬段結構也不同?？傮w而言,無(wú)論對于PTMG型還是PHA型聚氨酯,在異氰酸指數R及擴鏈劑用量相同的條件下,由于加入的乙二醇分子鏈最短,所以整個(gè)體系中硬段的密度較大,涂膜的力學(xué)性能也最高。隨著(zhù)擴鏈劑分子C原子數目的不斷增多,體系中硬段的密度不斷變小,材料的拉伸強度也隨之降低。
無(wú)論PTMG型還是PHA型聚氨酯,乙二醇為擴鏈劑制備的聚氨酯涂膜具有較高的拉伸強度,而由1,62己二醇為擴鏈劑制備的聚氨酯涂膜的力學(xué)強度最低。同時(shí),由于乙二醇中柔性鏈—CH2—最短,材料的斷裂伸長(cháng)率較低。同理由于醚鍵的存在,所以一縮二乙二醇與1,42丁二醇相比材料具有較高的斷裂伸長(cháng)率,而以1,62己二醇結構中的柔性鏈最長(cháng),所得到的聚氨酯的斷裂伸長(cháng)率也應達到最長(cháng)。
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