水性聚氨酯:制備中常用原料與合成方法
隨著這幾年水性聚氨酯發(fā)展迅速,使得水性聚氨酯原料種類日漸豐富起來。由于水性聚氨酯合成與技術(shù)特點(diǎn),用于水性聚氨酯的原料與聚氨酯彈性體還是存在一些區(qū)別。從有關(guān)文獻(xiàn)資料分析,制備水性聚氨酯常用的原料有三大類。
一:聚合物多元醇
制備水性聚氨酯常用的聚合物多元醇主要以聚醚二醇、聚酯二醇為主,另外也有使用聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等聚合物多元醇。
1)聚醚型水性聚氨酯乳液特點(diǎn)是低溫柔順性好,耐水解性較好。比較常用的聚氧化丙烯二醇(PPG),且價格比聚酯二醇低,缺點(diǎn)是附著力低,力學(xué)性能差;聚四氫呋喃醚二醇制得水性聚氨酯乳液的聚氨酯機(jī)械強(qiáng)度及耐水解性均較好,但價格較高,而且聚四氫呋喃二醇型水性聚氨酯乳液,與基材粘結(jié)力不夠理想,因而也限制了它的廣泛使用。
2)聚酯型水性聚氨酯乳液特點(diǎn)是強(qiáng)度高、粘接力好,但由于聚酯本身的耐水解性能比聚醚差,故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯,其貯存穩(wěn)定期較短。
二:二異氰酸酯
制備水性聚氨酯乳液常用的二異氰酸酯有芳香族二異氰酸酯:TDI、MDI等;有脂肪族、脂環(huán)族二異氰酸酯有:IPDI、HDI、H12MDI等。由它們制成的聚氨酯水性乳液,耐水解性比芳香族二異氰酸酯制成的聚氨酯高,因而水性聚氨酯產(chǎn)品的貯存穩(wěn)定性好。
三:擴(kuò)鏈劑
制備水性聚氨酯常用的擴(kuò)鏈劑有兩類:
1)1,4-丁二醇、乙二醇、一縮二乙二醇、己二醇、乙二胺、二亞乙基三胺等;
2)親水性擴(kuò)鏈劑:二羥甲基丙酸(DMPA)、二羥甲基丁酸(DMBA)、二羥基半酯等。
四:水性聚氨酯合成方法
1。溶液法(亦稱丙酮法)
把端異氰酸基預(yù)聚體溶于低沸點(diǎn)能與水互溶的溶劑中(丙酮最常用,因此此方法亦稱丙酮法),與親水性官能基的化合物反應(yīng),生成聚氨酯離聚物,加水?dāng)嚢鑼?shí)現(xiàn)相轉(zhuǎn)移,蒸餾法回收丙酮,得水性聚氨酯乳液。
2。預(yù)聚體分散法
工藝過程第一步是先合成端-NCO基預(yù)聚體,再植入離子基,使成為離子性齊聚物,再加入水強(qiáng)烈高速攪拌。此時,聚氨酯預(yù)聚體形成水分散液和端-NCO基與水進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)同時發(fā)生。加入二元胺作擴(kuò)鏈劑可以減少-NCO與水反應(yīng)的幾率,使得最終生成聚氨酯-脲的水分散液。
3。熔融分散法
將聚酯或聚醚二醇、叔胺和異氰酸酯在熔融狀態(tài)下制取預(yù)聚體,用過量的尿素終止生成親水的雙縮二脲離聚物,再把分散于甲醛水溶液中,發(fā)生羥甲基化反應(yīng),生成羥甲基雙雙縮二脲聚氨酯齊聚物,用水稀釋即可得到聚氨酯雙脲乳液。此法反應(yīng)容易控制,不需要高速強(qiáng)力攪拌裝置,即可制得顆粒細(xì)而均勻的穩(wěn)定分散乳液。
此外制備水性聚氨酯的方法還有酮亞胺法(Ketimine)、酮吖嗪法(Ketazine)。
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