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水性聚氨酯合成制备简述

来源:互联网2019年11月08日

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聚氨酯(PU)是指分子结构中含有氨基甲酸酯基团(-NH-COO-)的聚合物。氨基甲酸酯一般由异氰酸酯和醇反应获得。

下面将从五方面介绍聚氨酯的合成工艺。

一、 原料

聚氨酯树脂主要由三大原料构成:多异氰酸酯(硬段);多元醇或多元胺等含氢化合物(软段);助剂。

1.多异氰酸酯(聚氨酯树脂的特征原料)

a)芳香族(黄变型):TDI(甲苯二异氰酸酯);MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯);PAPI(多次甲基多苯基多异氰酸酯)

b)脂肪族(耐黄变型):HDI(六次亚甲基二异氰酸酯);IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯);氢化MDI

2.含氢化合物

a)大分子化合物:聚酯多元醇;聚醚多元醇;聚乙二醇;聚四氢呋喃;端羟基聚丁二烯橡胶;氨基聚醚

b)小分子化合物:丙二胺;异佛尔酮二胺;二乙烯三胺;一缩二乙二醇;1,4-丁二醇;三羟甲基丙烷

3.助剂

a)催化剂:叔胺催化剂(TEDA、N,N-二甲基环己胺等);有机金属化合物(羧酸盐、金属烷基化合物)

b)溶剂:DMF;NMP;NEP;丙酮等

c)扩链剂:含两个官能团的化合物,通常为小分子二元醇、二元胺、乙醇胺等

d)光稳定剂:紫外线吸收剂(Tinuvin213、UV-327等);受阻胺光稳定剂(2,2,6,6-四甲基哌啶)

e)抗氧剂:自由基链封闭剂;过氧化物分解剂(防老剂264、Irganox5057等)

f)乳化剂:司盘,吐温等

还有润湿、流平、触变、偶联,防腐剂等等。

二、水性化方法分为外乳化法和自乳化法

1.外乳化法(外加乳化剂)

 

外乳化法工艺简单,但分散液粒径较大,一般大于1.0微米,存储不稳定;分散阶段的强力搅拌对分散液性能影响大;乳化剂的存在影响成膜后的性能。

2.自乳化法

自乳化法的分散液粒径较小,存储稳定;乳化温度不超过45℃;分散设备简单。目前国内多采用此工艺。

 

三、水性聚氨酯的合成

  1. 阴离子水乳型聚氨酯的合成

 

根据具体情况,中和可在乳化前或乳化同时进行,预聚体的乳化过程也可用二胺扩链。

单组份阴离子水性聚氨酯常用的方法有预聚体分散法,丙酮法,熔融分散法和酮亚胺-甲酮联氮法。

2.阳离子水乳型聚氨酯的合成

 

3.非离子水乳型聚氨酯的合成

a)自乳化非离子型水性聚氨酯

 

单独用聚氧化乙烯二醇与异氰酸酯制成的聚氨酯水溶液,在水分挥发后,机械性能及耐水性差,实际意义不大。在此基础上引入可交联成分,如可进行丙烯酸酯接枝乳液聚合,引入羧基,再加交联剂;还可引入环氧基团。

b)外乳化非离子型水性聚氨酯

 

乳化剂的残留会影响聚氨酯膜的性能,乳化剂分子量应在1-2万,PEO含量在60%以上,并且采用末端为羟基的乳化剂。

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