低聚物二元醇擴(kuò)鏈劑
將低聚物二元醇擴(kuò)鏈劑與二羥甲基丙酸加入裝有回流管、攪拌器的四口瓶中,攪拌混合,抽真空,減壓脫水C=IJK,并充)!氣保護(hù)。降溫至=$H加入3D/,升溫至;=H反應(yīng)后降溫??刂凭徛渭拥途畚锒紨U(kuò)鏈劑,并保持在G$MB$H下反應(yīng)。加入三乙胺N丙酮溶液,快速攪拌下加入蒸餾水,溶液透明度增大,粘度由大變小,減壓脫溶劑后,制得帶藍(lán)光的乳液。
乳液成膜。將制得的乳液倒在玻璃膜板上,傾斜一定角度,用銅絲纏繞過(guò)的玻棒緩慢刮過(guò),在室溫下風(fēng)干再放入烘箱中,放入干燥器中冷卻,從膜板上取下干燥膜待分析測(cè)試用。
分析測(cè)試。觀察低聚物二元醇擴(kuò)鏈劑合成的乳液穩(wěn)定性,在室溫下靜置,否有分層現(xiàn)象發(fā)生。以靜置分層時(shí)間為穩(wěn)定性測(cè)定的指標(biāo)。穩(wěn)定性差的乳液靜置分層時(shí)間為幾天甚至幾小時(shí)。
吸水膜的吸水率和失重率的測(cè)定。將膜剪好后稱(chēng)重,放入水中浸泡后取出,擦干表面水后稱(chēng)重,按下式計(jì)算吸水率:酯、丙烯酸系水性高分子材料之后,近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)水性高分子材料。影響水性聚氨酯乳液性能的因素很多。長(zhǎng)期以來(lái),人們將重點(diǎn)集中在親水性擴(kuò)鏈劑的研究上,已制得性能各異的水性聚氨酯乳液。
而在陰離子型水性聚氨酯乳液制備過(guò)程中,二元醇或多元胺類(lèi)低分子擴(kuò)鏈劑是影響聚合物力學(xué)性能的重要因素,該方面國(guó)內(nèi)研究較少。而近年來(lái)國(guó)外的研究則更偏向于多元胺擴(kuò)鏈劑上。本文研究了二元醇類(lèi)擴(kuò)鏈劑及擴(kuò)鏈劑用量對(duì)聚四氫呋喃醚二醇型和聚己二酸己二醇酯二醇型聚氨酯乳液的影響,并合成出綜合性能優(yōu)良的水性聚氨酯乳液。
氰酸酯基團(tuán)的量與低聚物二元醇和小分子擴(kuò)鏈劑中羥基量的比值;親水基團(tuán)含量#(—0CCA)則是指親水基團(tuán)—0CCA占整個(gè)體系中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。由乙二醇和一縮二乙二醇為擴(kuò)鏈劑可制得微帶藍(lán)光白色乳液,而且乳液穩(wěn)定性較好。
聚四亞甲基醚二醇雙對(duì)氨基苯甲酸酯,P1000類(lèi)產(chǎn)品與美國(guó)的740M結(jié)構(gòu)相類(lèi)似,屬于同系列化合物,740M已被美國(guó)FDA批準(zhǔn)可用于食品藥品接觸場(chǎng)合,P-1000亦應(yīng)為無(wú)毒產(chǎn)品,使用時(shí)不會(huì)對(duì)工作場(chǎng)所和周?chē)巳涸斐赏{。
聚四亞甲基醚二醇雙對(duì)氨基苯甲酸酯(P1000)性能及用途:
聚四亞甲基醚二醇雙對(duì)氨基苯甲酸酯,P1000為液體,因此可在室溫下與預(yù)聚體混合,澆注和硫化,它可作為T(mén)DI和MDI體系的擴(kuò)鏈劑,也可作為環(huán)氧樹(shù)脂固化體系的柔性改性劑。應(yīng)用領(lǐng)域包括澆注、涂料、黏合劑、密封劑和噴涂體系,由于它的易加工性,決定了它特別適用于現(xiàn)場(chǎng)加工。XYLINK P-1000的室溫硫化體系與MDI/二醇熱硫化體系相比,不僅操作工藝簡(jiǎn)單,而且性能優(yōu)于后者。另外在室溫下硫化所得到的彈性體的收縮率低,這也是該擴(kuò)鏈劑的一大特點(diǎn)。
由于低分子擴(kuò)鏈劑可以與過(guò)量異氰酸酯進(jìn)行二次反應(yīng),生成氨基甲酸酯或縮二脲結(jié)構(gòu)的剛性鏈段,而聚醚二元醇或聚酯二元醇則為聚氨酯結(jié)構(gòu)的柔性鏈段(軟段)。因此擴(kuò)鏈劑的加入有助于形成聚氨酯的硬段結(jié)構(gòu),硬段部分對(duì)材料的力學(xué)性能貢獻(xiàn)較大。
對(duì)于所選用的四種不同的擴(kuò)鏈劑而言,由于四種擴(kuò)鏈劑本身結(jié)構(gòu)不同,所以使得組成聚氨酯的硬段結(jié)構(gòu)也不同??傮w而言,無(wú)論對(duì)于C-BD型還是CE型聚氨酯,在異氰酸指數(shù)"及擴(kuò)鏈劑用量相同的條件下,由于加入的乙二醇分子鏈最短,所以整個(gè)體系中硬段的密度較大,涂膜的力學(xué)性能也最高。隨著擴(kuò)鏈劑分子"原子數(shù)目的不斷增多,體系中硬段的密度不斷變小,材料的拉伸強(qiáng)度也隨之降低。
數(shù)據(jù)表明,無(wú)論C-BD型還是CE型聚氨酯,乙二醇為擴(kuò)鏈劑制備的聚氨酯涂膜具有較高的拉伸強(qiáng)度,而由二醇為擴(kuò)鏈劑制備的聚氨酯涂膜的力學(xué)強(qiáng)度最低。同時(shí),由于乙二醇中柔性鏈最短,材料的斷裂伸長(zhǎng)率較低。同理由于醚鍵的存在,所以一縮二乙二醇與丁二醇相比材料具有較高的斷裂伸長(zhǎng)率,而以二醇結(jié)構(gòu)中的柔性鏈最長(zhǎng),所得到的聚氨酯的斷裂伸長(zhǎng)率也應(yīng)達(dá)到最長(zhǎng)。
聚氨酯的力學(xué)性能不僅與硬段的結(jié)構(gòu)有關(guān),而且還取決于硬段與硬段之間形成的氫鍵數(shù)目。改變擴(kuò)鏈劑用量所得聚氨酯材料的力學(xué)性能有著顯著的差異。由于隨著擴(kuò)鏈劑用量的增大,聚氨酯硬段結(jié)構(gòu)中存在氨酯、脲、酯、醚等基團(tuán)而產(chǎn)生氫鍵的數(shù)量和分布發(fā)生了變化。
形成的氫鍵起到“交聯(lián)”作用,從而大幅度提高了材料的力學(xué)性能。此外,膜的斷裂伸長(zhǎng)率也隨著聚氨酯中硬段的增多而逐漸下降。
起初隨著擴(kuò)鏈劑用量的不斷增加,材料的親水性逐漸下降,膜的吸水率不斷減小,而當(dāng)擴(kuò)鏈劑含量達(dá)到一定時(shí),體系中氫鍵對(duì)材料的影響作用增大,氫鍵的親水性較好,所以膜的吸水率又隨著擴(kuò)鏈劑含量的進(jìn)一步增大而增大。
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