聚氨酯合成原料研究进展论文

摘 要 : 采用有机硅氧烷单体与聚醚、二羟甲基丙酸 (DMPA) 和甲苯二异氰酸酯 ( TD I) 反应制备水性聚氨酯涂料。研究结果表明采用后添加有机硅氧烷单体的合成工艺 , 可制备贮存稳定好的水性聚氨酯乳液 ; 凝胶渗透色谱 (GPC) 分析表明有机硅氧烷改性水性聚氨酯提高了聚氨酯的相对分子质量 ; 性能测试表明有机硅氧烷改性水性聚氨酯涂料具有明显的优点 : 涂膜硬度高 , 耐沾污性、耐水性好和耐溶剂性好。 关键词 : 水性聚氨酯 ; 有机硅氧烷 ; 改性 ; 二羟甲基丙酸 0 引 言 聚氨酯具有耐磨性、耐低温、柔韧性好及粘合强度大等特点 , 其在弹性体、泡沫塑料、涂料及黏合剂中已获得了广泛的应用。水性聚氨酯以水为分散介质 , 具有不燃、无毒、不污染环境、节省能源和易加工等优点 , 日益受到人们的青睐。然而常用线型水性聚氨酯存在耐水性、耐沾污性及热稳定性较差等缺点 , 因此 , 往往需要对其进行改性。常用的改性方法是采用丙烯酸酯或环氧树脂进行改性 , 提高水性聚氨酯的交联密度 , 从而提高其耐水性 , 但对提高水性聚氨酯的耐沾污性和热稳定性作用不大。有机硅氧烷是一种可用于乳液合成和水性涂料体系的有机功能性硅氧烷化合物。具有优良的耐水性、耐化学品性、耐温变性、介电性、耐候性、生理惰性和低表面能。常用的硅氧烷改性是采用聚硅氧烷树脂与水性聚氨酯乳液进行物理共混 , 但聚有机硅氧烷与聚氨酯链段的溶解度 1. 2 水性聚氨酯树脂的合成 在氮气保护下 , 将聚醚二醇加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的 1 000 mL 四口烧瓶中 , 加热至 90 ℃ 脱除水分后降温 , 加入 TD I 在 70 ～ 80 ℃反应 3 h, 再加入丁二醇在 70 ～ 80 ℃ 反应 1 h, 用正丁胺滴定法判断反应终点。再加入 DMPA 与 NMP 的混合物和有机硅氧烷单体 , 在 60 ～ 65 ℃ 反应至— NCO 含量达到理论值 , 然后降温至 40 ℃ , 加入三乙胺中和 , 添加丙酮稀释 , 在常温水中乳化 , 用乙二胺扩链 , 最后真空脱去丙酮得到水性聚氨酯分散体 (WPU ) 。在实验过程中 n ( — NCO) ∶ n ( — OH) = 1 . 60 ∶ 1 。

聚氨酯主要是由聚乙二醇（PEG）Mn=2000g/mol；二异氰酸酯甲苯（TDI）；1，4-丁二醇（BDO）；二丁基锡二月桂酸酯（DBTDL）所合成。

但是按其所制得产品的物理形态可分为弹性体、泡沫、涂料、粘结剂等类。

主要合成工艺有：自乳化法和外乳化法、预聚体法、丙酮法、熔融分散法、二元胺直接扩链与酮亚胺—酮连氮法。

(1) 初聚体的制备: 在装有搅拌、温度计、冷凝管的三口瓶中，加入TDI 和脱水的聚醚二元醇，逐渐升温到60 "C .保持在60 "C -65C 下反应1.5小时左右，取样测定反应物中NCO 基团的含量，当达到规定值后，停止反应。(2) 初聚体的扩链: 加入亲水扩链剂DMPA. 升温到80'C 左右反应到NCO达到的规定值，继续加入小分子扩链剂在70'C 进行扩链反应，进一步提高预聚物的分子量.(3) 预聚物的中和 对预聚物进行降温，当温度达到40'C 左右时，加入计算好的中和剂，快速搅拌，得到中间休。((4) 乳化: 一定的去离子水缓慢加入中间体中，同时高速搅拌乳化，得到水性聚氨酯分散体.(5) 脱溶剂z 将乳化好的水性聚氨酶转移到带有真空冷凝装置的三口烧瓶中，在0.06MPa. 60 'C下脱溶剂（丙酮） 2-3h 。

预聚体的合成反应过程是一个聚醚多元醇与异氰酸酯的化学反应过程，业内人士都知道反应过程中选用的物料温度、反应时间对制成的预聚体性能有至关重要的影响。我们经过研究还发现，反应前投料方式的不同，对制成的预聚体性能也有很大影响。以聚丙二醇(PPG) 、异佛尔酮二异氰酸酯( IPDI) 、二羟甲基丙酸(DMPA) 、乙二胺( EDA) 为原料合成了固含量40 %的聚氨酯分散体。采用激光粒度分析仪测试了预聚体分散体胶粒形成和扩链过程中的平均粒径和粒径分布,透射电镜( TEM) 表征了胶粒的形态结构。结果表明,预聚体分散体中可能存在理想胶粒、活性胶粒、可再分散胶粒,理想胶粒中的NCO 处于胶粒内部,活性胶粒中的NCO 处于胶粒的内部和表面;分散和扩链反应中活性胶粒之间的反应使胶粒粗化和呈双峰分布;提高预聚体nNCO/ nOH、COOH % ,预聚体分散体中活性胶粒增加; TEM 显示聚氨酯分散体胶粒主要呈球形,部分呈不规则形态。想了解更多信息 请到环球聚氨酯网。

摘要:采用有机硅氧烷单体与聚醚、二羟甲基丙酸(DMPA)和甲苯二异氰酸酯(TDI)反应制备水性聚氨酯涂料。研究结果表明采用后添加有机硅氧烷单体的合成工艺,可制备贮存稳定好的水性聚氨酯乳液;凝胶渗透色谱(GPC)分析表明有机硅氧烷改性水性聚氨酯提高了聚氨酯的相对分子质量;性能测试表明有机硅氧烷改性水性聚氨酯涂料具有明显的优点:涂膜硬度高,耐沾污性、耐水性好和耐溶剂性好。关键词:水性聚氨酯;有机硅氧烷;改性;二羟甲基丙酸0引言聚氨酯具有耐磨性、耐低温、柔韧性好及粘合强度大等特点,其在弹性体、泡沫塑料、涂料及黏合剂中已获得了广泛的应用。水性聚氨酯以水为分散介质,具有不燃、无毒、不污染环境、节省能源和易加工等优点,日益受到人们的青睐。然而常用线型水性聚氨酯存在耐水性、耐沾污性及热稳定性较差等缺点,因此,往往需要对其进行改性。常用的改性方法是采用丙烯酸酯或环氧树脂进行改性,提高水性聚氨酯的交联密度,从而提高其耐水性,但对提高水性聚氨酯的耐沾污性和热稳定性作用不大。有机硅氧烷是一种可用于乳液合成和水性涂料体系的有机功能性硅氧烷化合物。具有优良的耐水性、耐化学品性、耐温变性、介电性、耐候性、生理惰性和低表面能。常用的硅氧烷改性是采用聚硅氧烷树脂与水性聚氨酯乳液进行物理共混,但聚有机硅氧烷与聚氨酯链段的溶解度1.2水性聚氨酯树脂的合成在氮气保护下,将聚醚二醇加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的1000mL四口烧瓶中,加热至90℃脱除水分后降温,加入TDI在70~80℃反应3h,再加入丁二醇在70~80℃反应1h,用正丁胺滴定法判断反应终点。再加入DMPA与NMP的混合物和有机硅氧烷单体,在60~65℃反应至-NCO含量达到理论值,然后降温至40℃,加入三乙胺中和,添加丙酮稀释,在常温水中乳化,用乙二胺扩链,最后真空脱去丙酮得到水性聚氨酯分散体(WPU)。在实验过程中n(-NCO)∶n(-OH)=1.60∶1。