非離子改性一般是將含有環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷等親水基團引入多異氰酸酯中。改性水性聚氨酯固化劑不僅具有一定的親水性，并且剩余的NCO基團被包裹住，使其能夠穩定的存在于水中。采用聚乙二醇單甲醚(MPEG)與HDI三聚體為主要原料制備了改性水性聚氨酯固化劑。改性水性聚氨酯固化劑測試結果表明：親水單體MPEG平均相對分子質(zhì)量為500，NCO基團與羥基物質(zhì)的量比6∶1時(shí)，制備的水性聚氨酯固化劑性能良好。

Lai等采用IPDI與三羥甲基丙烷(TMP)反應，以MPEG為親水性鏈，制備了水性聚氨酯固化劑，該固化劑顯著(zhù)改善了水性聚氨酯的結構與性能。

聚氨酯，是在大分子主鏈中含有氨基甲酸酯基的聚合物稱(chēng)為聚氨基甲酸酯，簡(jiǎn)稱(chēng)聚氨酯。聚氨酯分為聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯兩大類(lèi)。聚酯型是以二異氰酸酯和端羥基聚酯為原料制備的聚氨酯。聚醚型聚氨酯是以二異氰酸酯和端羥基聚醚為原料制備的聚氨酯。

合成原料

合成聚氨酯的主要原料是有機多元異氰酸酯和端羥基化合物。

異氰酸酯

應用于聚氨酯樹(shù)脂的有機多元異氰酸酯，按-NCO基團的數目可分為二元異氰酸酯、三元異氰酸酯及聚合型異氰酸酯三大類(lèi)。其中最重要的是甲苯二異氰酸酯，共有3種規格：

TDI一100：含100%的2，4一甲苯二異氰酸酯。

TDI一80：含80%的2，4一甲苯二異氰酸酯，20%的2，6一甲苯二異氰酸酯。

TDI一65：含65%的2，4一甲苯二異氰酸酯，35%的2，6一甲苯二異氰酸酯。

這3種規格的TDI是由于原料甲苯二胺的制法不同分別制得的。

端羥基化合物

端羥基化合物有兩類(lèi)，即端羥基聚酯和端羥基聚醚。

①端羥基聚酯二元酸和過(guò)量的二元醇經(jīng)混縮聚反應制得，其相對分子質(zhì)量為1000~3000的蠟狀或液態(tài)低聚物。



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。


②端羥基聚醚端羥基聚醚是以環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷或四氫呋喃等環(huán)氧化合物為單體，用丙二醇、丁二醇、甘油等化合物為起始劑，經(jīng)離子開(kāi)環(huán)聚合反應制得。

如端羥基聚四氫呋哺的制備：四氫呋喃為五元環(huán)單體，環(huán)張力較小，聚合活性較低，反應速度較慢，在較強的含氫酸高氯酸催化作用下，用醋酸酐作載體，進(jìn)行陽(yáng)離子開(kāi)環(huán)聚合，可以合成相對分子質(zhì)量為1000~3000的端羥基聚四氫呋喃。

由于聚氨酯大分子中含有的基團都是強極性基團，而且大分子中還含有聚醚或聚酯柔性鏈段，使得聚氨酯具有以下特點(diǎn)：

①較高的機械強度和氧化穩定性；

②具有較高的柔曲性和回彈性；

③具有優(yōu)良的耐油性、耐溶劑性、耐水性和耐火性。

由于聚氨酯具有很多優(yōu)異的性能，所以其具有廣泛的用途。

聚氨酯主要用作聚氨酯合成革、聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯涂料、聚氨酯粘合劑、聚氨酯橡膠（彈性體）和聚氨酯纖維等。此外，聚氨酯還用于土建、地址鉆探，采礦和石油工程中，起堵水、穩固建筑物或路基的作用；作為鋪面材料，用于運動(dòng)場(chǎng)的跑道、建筑物的室內地板等。

聚氨酯的結構也很難用一個(gè)確切的結構式表示。但其大分子結構中必定有異氰酸酯端基、酯基或醚鍵、氨基甲酸酯基、取代脲基、脲基甲酸酯基和縮二脲基。

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