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  20  专注高分子材料抗紫外线、抗黄变

简述水性聚氨酯树脂的合成

      聚氨酯树脂是指分子结构中含有氨基甲酸酯基团(-NH-COO-)的聚合物,氨基甲酸酯结构一般由异氰酸酯和醇反应获得。文章将介绍下水性聚氨酯树脂的合成工艺。

 一、 合成原料。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:

      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;受阻胺光稳定剂等。

      e)抗氧剂:自由基链封闭剂;过氧化物分解剂。

      f)乳化剂:司盘,吐温等


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,分散液粒径较大,一般大于1.0微米,存储稳定性不是很好;分散阶段的强力搅拌对分散液性能影响大;乳化剂的存在可能会影响成膜后的性能。

      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。目前国内多数企业采用此工艺。


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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