水性聚氨酯(WPU)親水基團(tuán)擴(kuò)鏈劑
親水?dāng)U鏈劑是指水性聚氨酯(WPU)親水基團(tuán)擴(kuò)鏈劑,水性聚氨酯(WPU)親水基團(tuán)擴(kuò)鏈劑經(jīng)常在水性聚氨酯(WPU)制備中作為特殊原料使用,而它在聚氨酯防水涂料中的應(yīng)用研究極少,特別是在水固化聚氨酯防水涂料中。
目前常使用的水性聚氨酯(WPU)親水基團(tuán)擴(kuò)鏈劑是羧酸型擴(kuò)鏈劑,主要有2,2-二羥甲基丙酸(dmpa)和2,2-二羥甲基丁酸(dmba)2種,其中dmpa使用時間較早,也是目前使用最為普遍的一種,但其熔點較高(180~185℃),很難加熱熔解,需要加入有機(jī)溶劑(如N-甲基吡咯烷酮、丙酮等)將其溶解,且溶解度較小。
而dmba具有特殊的分子結(jié)構(gòu),在有機(jī)溶劑中有更好的溶解性,且熔點低(110~115℃),可以不用溶劑,產(chǎn)品更環(huán)保,被稱為新一代綠色環(huán)保型擴(kuò)鏈劑。
為了便于制備環(huán)保型水固化聚氨酯防水涂料,且不引入有毒的有機(jī)溶劑,本實驗選用dmba作為親水?dāng)U鏈劑進(jìn)行研究。配方中PB-9224的質(zhì)量份為20,其它組分不變,通過增加親水擴(kuò)鏈劑dmba的用量,考察其對環(huán)保型水固化聚氨酯防水涂料性能的影響。
隨著親水擴(kuò)鏈劑dmba用量的增加,拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,而斷裂伸長率逐漸增大。由于親水擴(kuò)鏈劑dmba的分子結(jié)構(gòu)中含有2個羥甲基基團(tuán)和1個新戊基羧基,且比dmpa多了1個亞甲基,導(dǎo)致羧基與亞甲基的距離加大,羧基與異氰酸酯的空間位阻減小,從而使擴(kuò)鏈反應(yīng)較易進(jìn)行,增加高聚物柔性,進(jìn)而提高延伸性;適量dmba可使防水涂料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率同時提高,如過量時,較多的反應(yīng)點因擴(kuò)鏈而使交聯(lián)點相對減少,固交聯(lián)密度下降,拉伸強(qiáng)度降低,進(jìn)一步使撕裂強(qiáng)度減小;另外,親水擴(kuò)鏈劑dmba對防水涂料的粘結(jié)強(qiáng)度影響較小。綜上分析,配方中其它組分不變,當(dāng)親水擴(kuò)鏈劑dmba質(zhì)量份為0.8較為合適。
產(chǎn)品名稱:4,4'-亞甲基雙(2,6-二乙基苯胺),固化劑擴(kuò)鏈劑MDEA
產(chǎn)品外觀: 類白色粉末或顆粒
物理特性
熔點: 87-89℃
含量:≥99.0%
4,4'-亞甲基雙(2,6-二乙基苯胺),固化劑擴(kuò)鏈劑MDEA是優(yōu)秀的聚氨酯(PU)擴(kuò)鏈劑和環(huán)氧樹脂(EP)固化劑。能改善制品的機(jī)械和動力學(xué)性能。此外也可以作為聚酰亞胺的先導(dǎo)化合物和有機(jī)合成的中間體。在PU領(lǐng)域M-CDEA適用于澆鑄型彈性體(CPU)、RIM彈性體和噴涂聚脲、膠粘劑、彈性體泡沫和熱塑性聚氨酯(TPU)。EP領(lǐng)域適用于加工、預(yù)浸料坯和化工防腐涂料。也可用作有機(jī)合成的中間體及聚脲樹脂固化劑。
水固化聚氨酯防水涂料是6種環(huán)保型聚氨酯防水涂料之一,是聚醚型、無溶劑環(huán)保型的高檔合成高分子防水涂料,與傳統(tǒng)的焦油型、石油瀝青聚氨酯防水涂料相比,具有無溶劑揮發(fā)、無毒、無味、施工無污染、固化迅速等優(yōu)點,在施工配漆時以水作為固化劑,這與其它單組份或雙組份聚氨酯防水涂料明顯不同,體現(xiàn)出聚氨酯防水涂料研制開發(fā)的新思路、新工藝,具有廣闊的市場前景。
性能測試方法:將制備的防水涂料按照設(shè)計質(zhì)量配比稱量,并攪拌3~5min,使其混合均勻后,刮涂在聚四氟乙烯板上,制成厚1.5mm的涂膜,在(23±2)℃,相對濕度(50±10)%的標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下養(yǎng)護(hù)7d后,制樣,測試相關(guān)性能。
涂料的表干時間、實干時間、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、粘結(jié)強(qiáng)度和不透水性按GB/T16777—2008《建筑防水材料試驗方法》進(jìn)行測試;撕裂強(qiáng)度按GB/T529—2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強(qiáng)度的測定》中直角形試件進(jìn)行測試;A組分中—NCO含量的測試方法采用二正丁胺法。
聚氨酯防水涂料的合成反應(yīng)原理:異氰酸酯與水反應(yīng),首先生成極其不穩(wěn)定的氨基甲酸(—NHCOOH),然后由氨基甲酸快速分解成胺(—NH2)和二氧化碳(CO2)。若在過量的異氰酸酯存在下,所產(chǎn)生的胺將進(jìn)一步與異氰酸酯反應(yīng),生成取代脲。
它1個水分子可與2個異氰酸基(—NCO)反應(yīng),因此可將水看作一種擴(kuò)鏈劑或固化劑,以代替價格昂貴的固化劑摩卡(MOCA),使分子鏈增長,形成有機(jī)高分子聚合物。端—NCO基聚氨酯預(yù)聚體與水反應(yīng)生成聚氨酯脲,聚氨酯高聚物的主要原材料是多異氰酸酯,其涂膜固化后不論生成氨酯鍵或脲鍵,均屬于聚氨酯。
二異氰酸酯與水的反應(yīng)生成CO2氣體的原理,被用來制備聚氨酯泡沫塑料,而在水固化聚氨酯防水涂料的制備中,關(guān)鍵是如何消除反應(yīng)中生成的CO2,使其成為致密的聚氨酯彈性體[8]。氣體吸收劑的加入可消除氣泡,制成致密內(nèi)部無氣泡、表面無針孔的涂膜。
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