為了研究XDI型水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑比例對(duì)芳脂族的二異氰酸酯XDI型水性聚氨酯性能的影響，文中采用聚酯多元醇為軟段，間苯二亞甲基二異氰酸酯（XDI）、親水性的二羥甲基丙酸（DMPA）和XDI型水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑為硬段，合成了XDI型水性聚氨酯（XWPUs），研究了DMPA/BDO比例對(duì)聚氨酯乳液的粒徑、耐水性、力學(xué)性能和耐熱性的影響。

XDI型水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑研究發(fā)現(xiàn)，隨著DMPA/BDO的比例從0.74到6.14逐漸增大，XWPUs聚氨酯乳液粒徑從71.66nm增加到159.40nm，微相分離程度增加，樣品薄膜的吸水率從1.87%增到12.17%。XWPUs薄膜的拉伸強(qiáng)度較高，均在20MPa左右，并具有較高的耐熱性，失重5%時(shí)溫度在280~250℃之間，但耐熱溫度隨著DMPA/BDO值的增加而降低。XDI型水性聚氨酯結(jié)構(gòu)中適宜的XDI型水性聚氨酯擴(kuò)鏈劑比例，既能保證乳液的粒徑和穩(wěn)定性，又能使樣品具有較好的耐水性、力學(xué)性能和耐熱性。

考察了DMPA加入量的增加多粒徑的影響。試驗(yàn)過程中，隨著DMPA用量的增加，水性PUA乳液由乳白色不透明慢慢變成了半透明狀，最后變成了溶液狀泛紅光。

這是由于隨著DMPA含量的增加，乳液的平均粒徑發(fā)生了變化：一方面，從熱力學(xué)的觀點(diǎn)看，乳液中聚合物的總自由能G不變，即ΔG=γΔA，當(dāng)DMPA用量增大（即—COOH量增大）時(shí)，聚合物的親水性增大，必然導(dǎo)致聚合物與水的界面張力Y減小及聚合物表面積A增大，當(dāng)聚合物質(zhì)量一定時(shí)，則表現(xiàn)為粒徑變?。涣硪环矫?，由于親水性的增加而產(chǎn)生的顆粒水膨脹性能使粒徑增大，這種膨脹性隨親水性的增大而愈發(fā)明顯。因此，羧基含量和粒徑的關(guān)系是綜合因素影響的結(jié)果，總的效果是使乳膠粒的粒徑隨羧基的含量增大而減小。因而從外觀上看，乳液變得透明。

DMPA含量對(duì)體系粘度的影響。研究各種因素對(duì)PU分散體系粘度的影響。在其研究的體系中，當(dāng)w （DMPA）≤2.4%時(shí)，不能形成穩(wěn)定的乳液，所以粘度測(cè)試數(shù)據(jù)有誤差（偏大）；當(dāng)w（DMPA）＞2.4%時(shí)，隨著DMPA用量的增加，乳液外觀呈現(xiàn)由乳白到透明有藍(lán)光的變化趨勢(shì)，乳液粘度也隨之增大。


4,4'-亞甲基雙(2-乙基)苯胺(芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑MOEA)用途
   
本品為氨基鄰位乙基取代的芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑,與TDI和MDI預(yù)聚體有著良好的相容、配伍性,反應(yīng)速度較快,與E100搭配可用于反應(yīng)注射成型和聚脲噴涂工藝,制品具有優(yōu)良的物理以及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。用于聚脲彈性防水材料,可有效提高材料的強(qiáng)度、耐植物穿刺和耐老化性能。本品也可用作環(huán)氧樹脂的固化劑,賦予制品良好的抗張、耐撕裂、電絕緣及耐熱等性能。


這是由于預(yù)聚體分散在水中后，疏水的分子鏈段向內(nèi)收縮形成乳液粒子的核，帶有羧基陰離子的親水基團(tuán)分布在乳膠粒表面朝向水中；由于粒子的布朗運(yùn)動(dòng)，正負(fù)離子相伴在粒子表面形成雙電層，使得水合離子能夠穩(wěn)定地分散在水中，致使乳液穩(wěn)定。

隨著親水基團(tuán)含量的增加，乳液外觀發(fā)生明顯的變化，這是WPU粒子粒徑變化的宏觀表現(xiàn)所致（即粒徑大、阻礙了光線的通過，乳液外觀呈發(fā)白現(xiàn)象；當(dāng)分散粒子大小達(dá)到納米級(jí)別時(shí)，光線可以繞過WPU粒子繼續(xù)前進(jìn)，乳液外觀呈透明、藍(lán)光現(xiàn)象）。

DMPA是目前使用較廣泛的親水?dāng)U鏈劑，但DMPA熔點(diǎn)高（175～185℃），很難加熱溶解，這就需加入溶劑如N-甲基吡咯烷酮（NMP）、丙酮等，NMP沸點(diǎn)高，制備PU后很難除去，而DMPA在丙酮中的溶解度較小，在合成過程中需要加入大量的丙酮，脫酮過程麻煩且脫不干凈，給生產(chǎn)過程帶來(lái)安全隱患。

二羥甲基丁酸（DMBA）作為新一代的親水性擴(kuò)鏈劑，結(jié)構(gòu)與DMPA相似，卻能縮短了反應(yīng)時(shí)間，降低能耗，節(jié)省能源，其產(chǎn)品性能優(yōu)越，使水性聚氨酯分散體系在皮革涂飾、膠粘劑、涂料等方面得到更加廣泛的應(yīng)用。

在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，DMBA與DMPA在聚合物多元醇中的溶解行為受聚合物多元醇相對(duì)分子質(zhì)量影響較小，但二者的溶解溫度有很大的差別。DMPA的溶解溫度為145~150℃，低于此溫度，又慢慢析出，而DMBA的溶解溫度為80 ℃，一旦溶解，降低溫度無(wú)析出現(xiàn)象。這由于DMBA的熔點(diǎn)較低（Tm=108~113 ℃），而DMPA的熔點(diǎn)則較高（Tm=175~188 ℃）。

DMBA作為新一代的親水性擴(kuò)鏈劑，結(jié)構(gòu)與DMPA相似，卻能縮短了反應(yīng)時(shí)間，降低能耗，節(jié)省能源，其產(chǎn)品性能更加優(yōu)越，但由于價(jià)格遠(yuǎn)高于DMPA，故工業(yè)應(yīng)用較少。

文章版權(quán)：張家港雅瑞化工有限公司

http://343800.com.cn