雙組分水性聚氨酯是將多元醇組分與固化劑組分混合，混合后沒(méi)有一次用完，則不能再繼續使用，造成原料浪費，且固化劑組分中的NCO基團活性較高，常溫下即可與大氣中的水發(fā)生反應使其變質(zhì)。若將NCO基團與某種封閉劑反應，制得常溫下穩定的聚氨酯水基類(lèi)固化劑，使用時(shí)再通過(guò)加熱使其恢復原來(lái)的異氰酸酯結構并與含羥基組分反應，既可得到原有聚氨酯又可以解決上述問(wèn)題。

聚氨酯水基類(lèi)固化劑在水中具有很好的穩定性，被廣泛應用于水性系統中，但聚氨酯水基類(lèi)固化劑中的NCO基團活性很高，容易發(fā)生副反應，在解封溫度較高時(shí)，會(huì )發(fā)生NCO基團的二聚、三聚，生成脲基甲酸酯或縮二脲等，所以開(kāi)發(fā)低解封溫度的封閉劑至關(guān)重要。

封閉-解封機理。封閉劑與異氰酸酯的反應是典型的親核加成反應。

這個(gè)反應過(guò)程可用兩個(gè)機理解釋?zhuān)阂皇窍?加成機理，即在一定溫度下，封閉型異氰酸酯分解為封閉劑和游離的異氰酸酯，其中游離的異氰酸酯繼續與羥基組分反應生成雙組分聚氨酯。另一種為加成-消除機理，即羥基與封閉的NCO基團配合反應形成四面體中間體，然后脫去封閉劑。

封閉劑的類(lèi)型。常用于封閉水性聚氨酯固化劑的封閉劑有異丙醇、苯酚、己內酰胺、甲乙酮肟、咪唑、亞硫酸氫鈉、丙二酸二乙酯等。一般根據解封溫度和水溶性選擇封閉劑。在封閉反應中，當NCO基團連有給電子取代基時(shí)，可以促進(jìn)封閉反應的進(jìn)行;而連有吸電子取代基時(shí)則可以促進(jìn)解封反應的進(jìn)行。

鐘燕等以異氰酸酯三聚體與MPEG為原料反應，再用不同的封閉劑封閉剩余的NCO基團，制備出可水分散的封閉聚氨酯固化劑，結果表明，當MPEG分子量小于2000、以甲乙酮肟作為封閉劑時(shí)，制備出的聚氨酯水基類(lèi)固化劑黏度適中且穩定性良好。



2,2-二羥甲基丁酸(擴鏈劑親水劑dmba)用途:dmba是帶有兩個(gè)活性的羥甲基團的新戊基羧酸,因此可以被用作合成水性高分子體系,可廣泛用于水溶性聚氨酯、聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂等方面。dmba在不同溶劑中具有比dmpa更好的溶解性能,因此可以使工作效率得到很大的改善。

dmba被視為水性聚氨酯用新一代綠色環(huán)保型擴鏈劑和內乳化劑,生產(chǎn)水性聚氨酯膠黏劑,無(wú)需使用有機溶劑,有機殘留物為零。不存在使用dmpa熔點(diǎn)高、溶解慢、反應時(shí)間長(cháng)、能耗高、產(chǎn)品性能差、需要加入有機溶劑、溶劑殘留量大等問(wèn)題。還可用于水性環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯等膠黏劑的制造。目前水性聚氨酯、水性樹(shù)脂、水性膠粘劑、水性涂料等水性產(chǎn)品多用途改性助劑(親水擴鏈劑),作為單體,改性過(guò)程中,二羥甲基丁酸(dmba)無(wú)需添加任何有機溶劑(以水代替),生產(chǎn)工藝更加簡(jiǎn)單,性能穩定,.其中二羥甲基丙酸(dmpa)以?xún)?yōu)越的性?xún)r(jià)比使得其在水性領(lǐng)域應用較為普遍!

用途：

1.水性聚氨酯/聚酯體系涂料、膠粘劑、皮革涂飾的生產(chǎn)中。

2.涂料助劑，用于水溶性聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、膠粘劑等。

3.dmba是帶有兩個(gè)活性的羥甲基團的新戊基羧基，因此可以被用作合成水性高分子體系，可廣泛用于水溶性聚氨酸、聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂等方面。dmba在不同溶劑中具有比dmpa更好的溶解性，因此可以使工作效率得到很大的改善。
 
dmba和dmpa相比,dmba存在如下明顯優(yōu)點(diǎn):

(1). dmba在有機溶劑中有更好的溶解性,下表為dmba與dmpa在不同溫度下,在不同溶劑中的溶解度數據;(單位g/100g溶劑)

由于dmba具有優(yōu)良的溶解性和低熔點(diǎn),因而它在合成水性聚氨酯乳液過(guò)程不需要溶劑或少加溶劑。

(2).高反應率,反應速度快,反應溫度低。合成聚氨酯預聚體反應時(shí)間短,一般只要50-60分鐘,而dmpa則要150-180分鐘。這是因為dmba結構中比dmpa多了一個(gè)亞甲基,使羧基與亞甲基的距離加大,羧基與異氰酸酯的空間位阻減少,從而使反應速率增大。

(3).用于水性聚氨酯乳液其粒徑更細且分布窄,膠膜性能優(yōu)異,光澤度高。


咪唑和脒類(lèi)、吡唑和三唑類(lèi)封閉劑。由于氫鍵的存在，咪唑和脒類(lèi)、吡唑和三唑類(lèi)封閉劑的解封溫度相對較低。周靜靜等以IPDI、TMP為原料經(jīng)加成反應，以dmpa為擴鏈劑，再以三乙胺(TEA)中和成鹽，以2-甲基咪唑(2-MI)為封閉劑封端，得到一種在室溫下即可解封的水性聚氨酯固化劑，結果表明，該固化劑能明顯降低異氰酸酯與水的反應速度，增加凝膠時(shí)間。

張漢青等先用異氰酸酯三聚體與dmpa為原料進(jìn)行擴鏈反應，再以3，5-二甲基吡唑(DMP)為封閉劑，將剩余的NCO基團封閉，最后用二甲基乙醇胺(DMEA)中和成鹽，制得的水性固化劑可在較低溫度下實(shí)現解封。

亞硫酸氫鹽類(lèi)封閉劑。亞硫酸氫鈉價(jià)格低廉且環(huán)保無(wú)污染，所封閉的聚氨酯固化劑解封溫度較低，應用價(jià)值很高。Zhang等以聚醚二醇(N210)、IPDI為主要原料、亞硫酸氫鈉為封閉劑合成水性聚氨酯固化劑，結果表明，封閉反應的最佳條件為：20℃反應45min，n(NaHSO3)∶n(—NCO)=1.1，解封溫度76～130℃。

醇類(lèi)和酚類(lèi)封閉劑。醇類(lèi)封閉劑具有較高的解封溫度和較低的反應活性，所以能夠在水中很穩定地存在。如電沉積底漆所需貯存穩定性很強，所以以2-乙基己醇為封閉劑。

酚類(lèi)化合物和異氰酸酯的反應機理與醇和異氰酸酯反應機理類(lèi)似，都是NCO基團與活性氫反應，分別生成氨基甲酸酯和氨基甲酸苯酯，酚類(lèi)化合物中由于有苯環(huán)的共軛作用，導致酚羥基的反應活性比醇羥基弱，所以酚類(lèi)封閉劑與醇類(lèi)相比解封溫度較低，但封閉反應緩慢，需要在加熱或添加催化劑條件下使反應加速進(jìn)行。

肟類(lèi)封閉劑非常適用于脂肪族類(lèi)異氰酸酯的封閉，其解封溫度比醇類(lèi)和酚類(lèi)封閉劑低。王黎等以TDI、TMP為原料合成聚氨酯預聚體，以甲乙酮肟為封閉劑合成水性聚氨酯固化劑，結果表明，該固化劑貯存穩定性良好且解封閉溫度較低。

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