水性聚氨酯樹脂擴鏈劑
通過交聯(lián)是提高水性聚氨酯性能,尤其是提高濕粘接強度和耐溶劑性能的重要途徑。通常分為內(nèi)交聯(lián)和外交聯(lián)。
①內(nèi)交聯(lián)。通過選擇原料如采用三官能團的聚醚或聚酯多元醇或異氰酸酯,水性聚氨酯樹脂擴鏈劑可用二乙烯三胺、三乙烯四胺等,通過水性聚氨酯樹脂擴鏈劑制得部分支化和交聯(lián)的聚氨酯乳液。
有的水性聚氨酯含可反應(yīng)的官能團,如在聚氨酯分子結(jié)構(gòu)中通過含環(huán)氧基多元醇組分引入環(huán)氧基團,經(jīng)熱處理形成交聯(lián)的膠膜。通過水性聚氨酯樹脂擴鏈劑合成聚氨酯的內(nèi)交聯(lián)方法,會產(chǎn)生高粘度的預(yù)聚體,導(dǎo)致乳化困難,有可能得不到粒徑細微的穩(wěn)定乳液。因此,必須控制支化和交聯(lián)度,否則水性聚氨酯樹脂擴鏈劑在乳化預(yù)聚體時可能產(chǎn)生凝膠。
②外交聯(lián)。外交聯(lián)相當(dāng)于雙組分體系,即在使用前添加交聯(lián)劑組分于水性聚氨酯主劑中,在成膜過程或成膜后加熱產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),形成交聯(lián)的膠膜,不是采用—NCO基團的交聯(lián)點,而是靠線型聚氨酯水分散體中的羥基、羧基、胺基、氨基甲酸酯基及酰胺脲上的活潑氫,分別與各種交聯(lián)劑進行化學(xué)反應(yīng),實現(xiàn)交聯(lián)固化的反應(yīng)。
與內(nèi)交聯(lián)相比,所得乳液性能好,并且可根據(jù)不同交聯(lián)劑品種及用量,調(diào)節(jié)膠膜的性能,缺點是操作不方便。
水性聚氨酯的高性能化。隨著人們對產(chǎn)品性能的要求提高,水性聚氨酯粘合劑的高性能化也是其今后發(fā)展的重要方向,可通過以下幾方面得以實現(xiàn)。
調(diào)整原料的親水成分親水成分(羧基、磺酸基團、季胺的氮原子等)在樹脂固體成分中所占的質(zhì)量分數(shù)越大,則預(yù)聚體即固體樹脂的親水性程度越大,越易得到顆粒極其細微的乳液。
3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷(環(huán)脂胺固化劑擴鏈劑dacm,macm)
產(chǎn)品應(yīng)用:產(chǎn)品性能與巴斯夫(BASF)的dmdc(即 Laromin C260或Baxxodour EC331)一樣;用途如下:
1、用于環(huán)氧樹脂固化劑(高檔打磨,飾品膠);
2、環(huán)氧涂料固化劑(船舶漆,重防腐漆等工業(yè)建筑漆);
3、還氧復(fù)合材料固化劑(風(fēng)力葉片固化劑,風(fēng)力模具料固化劑,膠輥固化劑);
4、應(yīng)用用于聚氨酯(PU),聚脲噴涂彈性體(SPUA)等的擴鏈劑,助劑;
5、應(yīng)用于聚天門冬氨酸酯,聚酰胺(PA)等.
6、用于合成異氰酸酯,進一步制備成UV涂料、PU漆、透明彈性體及膠粘劑等,此外,也應(yīng)用于聚酰胺和環(huán)氧樹脂工業(yè)。
推薦用量:配合比100:32(相對于EEW=190環(huán)氧樹脂),可使用時間400min(25°150g)。
當(dāng)含量達到某一程度,樹脂完全溶于水,形成水溶液,親水成分越多,乳液粒徑越小,對貯存穩(wěn)定越有利,但卻不利于膠膜的耐水性,故一般在兼顧乳液穩(wěn)定的前提下,控制親水基團的含量盡可能低,或提高聚酯本身的耐水性,以長鏈二元酸及二元醇為原料(如己二酸等,有支鏈的二元醇或新戊二醇為原料也可提高聚酯的耐水性,聚醚的耐水解性好,有時也可以與聚酯并用。
另外,向聚氨酯分子鏈中引入表面能低的硅氧烷鏈段或功能性氟單體,以增強水性聚氨酯的疏水性和耐玷污性。
調(diào)整預(yù)聚體的分子量。乳化前預(yù)聚體的分子量小,粘度低,有利于在水中的剪切分散。含羥基原料的羥基與二異氰酸酯的異氰酸酯基團的摩爾比NCO/OH影響預(yù)聚體的粘度及制品的性能。一般說來,NCO/OH越大,預(yù)聚體的粘度就越小,乳化時因水?dāng)U鏈或胺擴鏈而形成的脲鍵多,致使膠膜變硬,模量高。
調(diào)整多元醇的分子量多元醇的分子量越大,所制成水性聚氨酯的膠膜越軟;反之,分子量越小及官能團越多,膠膜越硬,耐水性越好。
雖然大多數(shù)水性聚氨酯產(chǎn)品可室溫干燥固化,但通過適當(dāng)?shù)臒崽幚?,可提高膠膜的強度和耐水性。熱處理能使熱塑性聚氨酯的分子鏈段排列緊密,羥基和脲基、胺基進行反應(yīng)而產(chǎn)生一定程度的支化和交聯(lián),從而提高內(nèi)聚力和粘接強度;另一方面可使可交聯(lián)型聚氨酯基團之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成交聯(lián)結(jié)構(gòu),從而提高耐水性、耐熱性。
與其他聚合物共聚或共混。在經(jīng)過pH值調(diào)節(jié)或經(jīng)過相容穩(wěn)定處理后,可將水性聚氨酯與其他水性樹脂如丙烯酸乳液、氯丁膠乳等共混,組成新的水性膠。
其中最重要的是水性聚氨酯改性丙烯酸酯,稱為“第三代水性聚氨酯”,它結(jié)合了聚氨酯突出的力學(xué)性能與丙烯酸樹脂較好的耐水性及耐化學(xué)品等性能,使材料的綜合性能得到提高。目前采用的途徑主要為在適當(dāng)條件下,實施PU,PA樹脂共混、共聚或接枝。
水性聚氨酯還可作為“種子聚合物”并作為高分子乳化劑,加入醋酸乙烯、丙烯酸酯、苯乙烯等不飽和單體,以過硫酸鹽或烷基氫過氧化物為引發(fā)劑,進行乳液聚合,得到性能優(yōu)良的水性樹脂。
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