『壹』 如何解決水性聚氨酯樹脂與油性PU基材的張力和相溶性問題
1、根來據相似相溶原理源,具體應用到聚氨酯上如果多元醇的結構類似,則兩種聚氨酯的相溶性會較好,例如兩種都用聚己二酸丁二醇酯,其相溶性就很好,如果一個用聚酯二醇,一個用聚醚二醇,則相溶性就較差。
2、水性聚氨酯在使用時添加適量的基材潤濕劑,可有效降低水性聚氨酯的表面張力,使其接近油性PU的表面張力,在油性聚氨酯的表面可以很好的鋪展開來。
『貳』 水性丙烯酸樹脂比水性聚氨酯樹脂有什麼區別
丙烯酸樹脂組合物,包含下列丙烯酸樹脂(1)和(2):丙烯酸樹脂(1):一種丙烯酸樹脂,含有由單體(a)衍生的結構單元(結構單元(a))、由單體(b)衍生的結構單元(結構單元(b))和由單體(c)衍生的結構單元(結構單元(c)),且結構單元(c)的含量介於0.05~5重量份,以丙烯酸樹脂(1)為100重量份計;丙烯酸樹脂(2):一種直鏈丙烯酸樹脂,含有結構單元(a)作為主要組分;(a)通式(A)的(甲基)丙烯酸酯(如圖),其中 R1代表氫原子或甲基基團,R2代表1~14個碳原子的烷基基團或1~14個碳原子的芳烷基基團,而烷基基團R2中的氫原子或者芳烷基基團R2中的氫原子可被1~10個碳原子的烷氧基基團取代,(b)分子中含有一個烯屬雙鍵和至少一個5-或更多元雜環基團的單體,(c)分子中含有至少兩個烯屬雙鍵的單體。
水性聚氨酯合成用聚合物多元醇及小分子多元醇同油性聚氨酯,多異氰酸酯主要選擇IPDI、TDI和HDI。此外,要引入親水單體,其攜帶的親水基團。
親水單體(親水性擴鏈劑)
親水性擴鏈劑是水性聚氨酯制備中使用的水性化功能單體,它能在水性聚氨酯大分子主鏈上引入親水基團。陰離子型擴鏈劑中帶有羧基、磺酸基等親水基團,結合有此類基團的聚氨酯預聚體經鹼中和離子化,即呈現水溶性。常用的產品有:二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、1,4-丁二醇-2-磺酸鈉。
目前陰離子型水性聚氨酯合成的水性單體主要選用DMPA, DMBA活性比DMPA大,熔點低,可用於無助溶劑水性聚氨酯的合成,使VOC降至接近0。DMPA、DMBA為白色結晶(或粉末),使用方便。合成叔胺型陽離子水性聚氨酯時,應在聚氨酯鏈上引人叔胺基團,再進行季叔胺鹽化(中和)。而季胺化工序較為復雜,這是陽離子水性聚氨酯發展落後陰離子水性聚氨酯的原因之一。
這2種水性樹脂可以相溶的,成為改性樹脂,互補相互的短板,提高產品性能和性價比,這種合成技術,國內的寶景化工,做的不錯,詳情可以聯系他們了解。
『叄』 水性聚氨酯怎樣做到先親水再疏水的
1 概述
聚氨酯即由多異氰酸酯與多元醇反應而形成的以氨基甲酸酯重復的結構單元。聚氨酯樹脂具有軟硬度可調、耐磨、耐溶劑、耐低溫及與大多數材料有粘接性等特點,近年來發展相當迅速,而水性聚氨酯則兼具無毒、不易燃燒、對環境友好等優點,因而越來越受到人們的重視,開發並應用水性聚氨酯將成為今後聚氨酯工業的發展趨勢[1]。
本課題研究的是陰離子型水分散聚氨酯塗層,經該塗層處理的織物具有防水透濕的功能。
2 原理
由於聚氨酯樹脂疏水性很強,既不溶於水中,也很難分散於水中,而異氰酸酯基團與水的反應活性很大,所以直接制備水性聚氨酯很難實現。因此,要製取水性聚氨酯首先要在聚氨酯大分子鏈上引入親水基團(如羧酸基、磺酸基團),然後再將其分散於水中,製得水分散聚氨酯[2]。為了提高水性聚氨酯塗層的性能,可在上述體系中引入封閉劑,即封閉劑與預聚體中的部分異氰酸基(-NCO)反應生成氨酯鍵,而氨酯鍵在加熱的條件下又裂解生成異氰酸酯(解封閉),再與織物上的羥基反應生成聚氨酯[3]。這樣就增加了聚氨酯塗層與織物的結合力。
3 試驗
3.1 主要原材料
原料名稱與規格 生產單位
異氰酸酯 工業級 大連化工廠或進口
聚醚多元醇 工業級 天津化工三廠
擴鏈劑 化學純 宜興市第二化學試劑廠
親水劑 化學純 上海試劑一廠
中和劑 化學純 上海試劑一廠
丙酮 工業級 高橋化工二廠
3.2 工藝流程
3.3 制備方法
在不銹鋼反應釜中加入已經脫水處理的聚醚多元醇(異氰酸酯遇水反應生成脲,因此聚醚在使用前要作脫水處理),在攪拌下加入異氰酸酯和催化劑,升溫至一定溫度,保溫1個小時,製得預聚體。將預聚體用丙酮稀釋,加入擴鏈劑進行擴鏈並使聚氨酯大分子鏈上引入親水基團,中和後使其成為離子體,最後加水乳化,脫去溶劑後製得水性聚氨酯塗層。
4 產品性能
產品性能見表1。
表1 鐵錨111、112、113水分散聚氨酯塗層性能
5 應用
水性聚氨酯可廣泛用作尼絲紡、真絲、棉、帆布、滌棉等織物的塗層。經塗層整理後的織物具有防水透濕、表面柔軟、富有彈性的功能。該塗料適用於做滑雪衫、風雨衣、茄克衫等服裝面料及帳篷、防油布等工業用布,也可用於混紡織物仿毛整理,是一種高檔的整理劑。
6 結果與討論
6.1 -NCO/-OH值的確定
芳香族異氰酸酯的苯環結構與擴鏈劑組成了聚氨酯大分子鏈中的硬段,使材料具有剛性和強度。大分子量的聚醚多元醇具有柔軟性,有很低的玻璃化溫度,構成了聚氨酯大分子鏈中的軟段,使材料具有柔軟性。不同的異氰酸酯與羥基比可得到不同性能的材料,如-NCO/-OH值減小,柔軟性增加;-NCO/-OH值增大,剛性增大,提高材料的剛性和牢度。此外,透濕性與-NCO/-OH值有關,-NCO含量增多,擴鏈劑中的親水基團量增大,透濕率增大;但其過多,成膜後會手感發粘。當-NCO/-OH=1/2時,分子鏈兩端以-OH結尾,聚合度最小。當-NCO/-OH=2,分子鏈兩端以-NCO結尾,同樣聚合度也是最小。當-NCO/-OH=1時,無限度聚合,反應難於控制。-NCO/-OH對塗層質量的影響見表2。
表2 -NCO/-OH對塗層質量的影響
由上表可知,-NCO/-OH比值越接近於1,分子量越大,體現在塗層的性能上是耐水壓越高,但粘度增大,不利於反應的控制。
因此,選擇合適的-NCO/-OH值,可得到既富有彈性、手感柔軟、透濕性又好的水性PU塗層。
由實驗得出,水性聚氨酯塗層-NCO/-OH值以控制在1.20~1.80之間為好。
6.2 -NCO%含量的控制
我們在實際生產中,採用了中間控制預聚體中異氰酸根百分含量(-NCO%,m/m)的方法,以穩定生產工藝。
-NCO%含量的中間控制,在整個反應過程中顯得尤為重要,它不僅關繫到整個反應能否順利進行,而且還直接影響塗層的質量。
-NCO%含量增加,膜的拉伸強度增加,延伸率下降。從結構上分析,-NCO%含量增高,硬段(異氰酸酯)增加,軟段減少,因此膜的拉伸強度增加,同時硬脆性增加,延伸率下降(見表3)。
表3 -NCO%含量對反應過程的影響
因此,-NCO%含量(m/m)一般宜控制在2.00%~2.80%。
6.3 溫度對預聚反應的影響
由於催化劑的加入,大大地增加了異氰酸酯的反應活性。如果溫度過高,將有較多的副產物產生,導致凝聚,同時過高的反應溫度會導致異氰酸酯自聚。溫度過低,則反應不完全。表4為在實驗中測得的在一定配比、一定反應時間、不同溫度下-NCO%的含量,從而反映出反應的完全程度。
表4 反應溫度對預聚體的影響
由表4可見,反應溫度低於45℃時,反應不完全。溫度高於60℃,則反應難於控制,這主要是由於溫度過高時,預聚反應發生支鏈反應和異氰酸酯產生自聚。因此溫度應控制在50~60℃。
6.4 塗布工藝對耐水壓的影響
(1)不同基布對耐水壓的影響見表5。
表5 基布對耐水壓的影響
由此可見,織物的疏密程度直接影響耐水壓,密度高耐水壓高,密度低耐水壓低。
(2)上膠量對耐水壓的影響見表6。
表6 上膠量對耐水壓的影響
註:基布為尼絲紡(S2438)T=190根/厘米2
由表6可得出,耐水壓與上膠量有關,上膠量多耐水壓高,上膠量少耐水壓低。
7 結論
(1)-NCO/-OH(-NCO%)大小與塗層的性能有關,選擇范圍為:
-NCO/-OH=1.20~1.80
(2)-NCO%含量控制可作為在生產過程中中間控制的依據。
(3)溫度對預聚反應的影響較大,溫度過高產生支鏈反應,溫度過低反應不完全。溫度宜控制在50~60℃。
(4)塗布工藝影響塗層材料的耐水壓。
同一基布:上膠量大,耐水壓高;上膠量小,耐水壓低。
不同基布、相同上膠量:基布疏,耐水壓低;基布密,耐水壓高。
『肆』 水性聚氨酯樹脂的水性聚氨酯的合成原理
目前,陰離子型水性聚氨酯最為重要,芳香族水性聚氨酯合成的化學原理版可用下列反應式表示權:
在中和之後加水乳化的同時,水也起到擴鏈劑的作用,擴鏈後大分子的端-NCO基團轉變為-NH2,進一步同-NCO反應,通過脲基(-NH-CO-NH-)使水性聚氨酯的分子量進一步提高。
脂肪族水性聚氨酯使用脂肪族二異氰酸酯(如IPDI、TMXDI)為單體,其活性較低,因此,其在水中的擴鏈是通過加入水中加入乙二胺、肼或二乙烯三胺(多乙烯多胺)進行;此法溶劑用量低,無須脫除溶劑,工藝更可靠,可以實現真正意義上的綠色工藝生產。
『伍』 水性聚氨酯樹脂添加什麼讓它硬化
提高水性聚氨酯樹脂的硬度,可通過引入三官能度單體形成適當的分支或外加交聯劑。
(1)內交聯法
為提高塗膜的機械性能和耐水性,可直接合成具有適度交聯度的水性聚氨酯,通常可採用以下方法加以實現:
①在合成預聚物時,引入適量的多官能度(通常為三官能度)的多元醇和多異氰酸酯,常用的物質為TMP、HDI三聚體、IPDI三聚體等。
②脂肪族水性聚氨酯可以採用適量多元胺進行擴鏈,使形成的大分子具有微交聯結構,常用的多元胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺等。
③同時採用(1)和(2)兩種方法。
對水性聚氨酯進行內交聯改性,關鍵要掌握好內交聯度,內交聯度太低,改性效果不明顯,若太高將影響其成膜性能。
(2)自交聯法
所謂自交聯法是指在水性聚氨酯成膜後,能自動進行化學反應實現交聯,提高塗膜的交聯度,改善塗膜的性能。因此必須對水性聚氨酯的大分子結構進行改性。例如可以引入乾性油脂肪酸(雙鍵結構)以及多烷氧基硅單元等方法加以實現,使得其在成膜後能發生自動氧化交聯反應和水解縮合反應,提高綜合性能。該法應用較廣,市場上已有相關產品應市。
(3)外加交聯劑法
採用自乳化法制備的陰離子型水性聚氨酯成膜後仍含有大量的羧基,使塗膜的耐水性變差。同溶劑型雙組分PU一樣,水性聚氨酯在施工前可添加外交聯劑,成膜後與塗膜中的羧基和外交聯劑的可反應基團反應,消除塗膜的親水基團,可大幅度提高塗膜的耐水性,同時也對塗膜的力學性能有一定改善。常用的交聯劑有多氮丙啶、碳化二亞胺,以及水可分散多異氰酸酯、環氧樹脂、氨基樹脂、環氧硅氧烷等。
水性聚氨酯的合成可分為兩個階段。第一階段為預逐步聚合,即由低聚物二醇、擴鏈劑、水性單體、二異氰酸酯通過溶液(或本體)逐步聚合生成分子量為103量級的水性聚氨酯預聚體;第二階段為中和後預聚體在水中的分散和擴鏈。
早期水性聚氨酯的合成採用強制乳化法。即先制備一定分子量的聚氨酯聚合物,然後在強力攪拌下將其分散於加有一定乳化劑的水中。該法需要外加乳化劑,乳化劑用量大,而且乳液粒徑大、分布寬、穩定性差,目前已經很少使用。
現在,水性聚氨酯的乳化主要採用內乳化法。該法利於水性單體在聚氨酯大分子鏈上引入親水的離子化基團或親水嵌段:-COO- +NHEt3、SO3- +Na、-N+ -Ac,-OCH2CH2-等,在攪拌下自乳化而成乳液(或分散體)。這種乳液穩定性好,質量穩定。根據擴鏈反應的不同,自乳化法主要有丙酮法和預聚體分散法。
丙酮法
丙酮法在預聚中期、後期用丙酮或丁酮降低黏度,經過中和,高速攪拌下加水分散,減壓脫除溶劑,得到水性聚氨酯分散體。該法工藝簡單,產品質量較好,缺點是溶劑需要回收,回收率低,且難以重復利用。目前,我國主要使用該法合成普通型芳香族水性聚氨酯。
預聚體分散法
即先合成帶有-NCO端基的預聚體,通常加入少量的N-甲基吡咯烷酮調整黏度,高速攪拌下將其分散於溶有二(或多)元胺的水中,同時擴鏈得高分子量得水性聚氨酯。美國等發達國家主要利用該法合成高檔脂肪族水性聚氨酯。
『陸』 水性聚氨酯以水為介質,為什麼有人研究無溶劑水性聚氨酯,既然無溶劑,為什麼又是水性聚氨酯
水性聚氨酯表示脂肪族或者芳香族聚氨酯親水改性後易於在水溶液里分散,並非一定要以水為溶劑。無溶劑這個術語說白了就是反應前的單體自己就是一種液體並有足夠低的粘度不需其他有機溶劑稀釋——比如某些親水改性脂肪族聚酯或者聚醚多元醇,像甘油一樣但又可以部分與水混溶,你可以直接拿來和異氰酸酯反應也可加水稀釋並不沖突。聚氨酯未交聯前的單體為低分子量多元醇類似苯乙烯,並非有些人想像中如醇酸、環氧、丙烯酸那樣的固體樹脂表徵只有加溶劑溶解了才變成液態。
『柒』 最具拉伸性的水性樹脂是什麼
高彈性水性聚氨酯樹脂1011。高彈性水性聚氨酯樹脂1011拉伸率達到1500%,是現在市面上最具拉伸性搏模迅的水性樹基此脂,是採用特殊多元醇合成的高性能水性樹脂,具有成膜好、耐水、耐溶劑等特點?,拉伸率長、強度大,可以滿足碼簡對於在彈性方面有特殊要求的用戶。
『捌』 聚酯多元醇, 聚氨酯樹脂這兩種有機化合物溶於水嗎,該如何進行這兩種有機廢氣的處理 請大俠們幫忙啊謝啦
聚酯多元醇由二元酸二元醇縮合除水而得,水份殘留是一項指標,故應該是溶於水的
可加異氰酸酯反應,加大分子量,使其有物性可成膜,而處理
聚氨酯樹脂主要原料是多元醇/二元醇/異氰酸酯及溶劑,一般來說是怕水的 ,因為DMF易與水
置換,成膜,處理方式可以用烘乾法或入水置換,當然要看其性質而定
『玖』 水性聚氨酯的基本概念
聚氨酯樹脂的水性化已逐步取代溶劑型,成為聚氨酯工業發展的重要方向。水性聚氨酯可廣泛應用於塗料、膠粘劑、織物塗層與整理劑、皮革塗飾劑、紙張表面處理劑和纖維表面處理劑。
本項目經過國家自然科學基金資助研究及十多年的研發,已具有成熟的陰離子型自乳化聚氨酯乳液和陽離子型自乳化聚氨酯乳液合成改性的技術,可提供 1噸/天生產能力的水性聚氨酯生產的整套工藝和設備技術。本項目可根據用戶的需求,對水性聚氨酯進行配方設計與調整以滿足實際使用的要求,並可結合納米雜化技術制備高性能的水性聚氨酯。 按粒徑和外觀分可分為聚氨酯水溶液(粒徑<0.001微米,外觀透明)、聚氨酯水分散體(粒徑:0.001-0.1微米,外觀半透明)、聚氨酯乳液(粒徑>0.1微米,外觀白濁);
依親水性基團的電荷性質,水性聚氨酯可分為陰離子型水性聚氨酯、陽離子型水性聚氨酯和非離子型水性聚氨酯。其中陰離子型最為重要,分為羧酸型和磺酸型兩大類。
依合成單體不同水性聚氨酯可分為聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照選用的二異氰酸酯的不同,水性聚氨酯又可分為芳香族和脂肪族,或具體分為TDI型、HDI型等等。
依產品包裝形式水性聚氨酯可分為單組分水性聚氨酯和雙組分水性聚氨酯。
水性聚氨酯整個合成過程可分為兩個階段。第一階段為預逐步聚合,即由低聚物二醇、擴鏈劑、水性單體、二異氰酸酯通過溶液逐步聚合生成相對分子質量為l000量級的水性聚氨酯預聚體;第二階段為中和後預聚體在水中的分散。
水性PU因其具有環保作用,雖然歷史不長,但發展非常迅速。
水性聚氨酯包括聚氨酯水溶液、水分散液和水乳液三種,為二元膠態體系,聚氨酯(PU)粒子分散於連續的水相中,也有人稱水性PU或水基PU。 由於聚氨酯原料和配方的多樣性,水性聚氨酯開發40年左右的時間,人們已研究出許多種制備方法和制備配方。水性聚氨酯品種繁多,可以按多種方法分類。
⒈以外觀分
水性聚氨酯可分為聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液。實際應用最多的是聚氨酯乳液及分散液,本書中統稱為水性聚氨酯或聚氨酯乳液。
⒉按使用形式分
水性聚氨酯膠粘劑按使用形式可分為單組分及雙組分兩類。可直接使用,或無需交聯劑即可得到所需使用性能的水性聚氨酯稱為單組分水性聚氨酯膠粘劑。若單獨使用不能獲得所需的性能,必須添加交聯劑;或者一般單組分水性聚氨酯添加交聯劑後能提高粘接性能,在這些情況中,水性聚氨酯主劑和交聯劑二者就組成雙組分體系。
⒊以親水性基團的性質分
根據聚氨酯分子側鏈或主鏈上是否含有離子基團,即是否屬離子鍵聚合物(離聚物),水性聚氨酯可分為陰離子型、陽離子型、非離子型。含陰、陽離子的水性聚氨酯又稱為離聚物型水性聚氨酯。
⑴陰離子型水性聚氨酯又可細分為磺酸型、羧酸型,以側鏈含離子基團的居多。大多數水性聚氨酯以含羧基擴鏈劑或含磺酸鹽擴鏈劑引人羧基離子及磺酸離子。
⑵陽離子型水性聚氨酯一般是指主鏈或側鏈上含有銨離子(一般為季銨離子)或鋶離子的水性聚氨酯,絕大多數情況是季銨陽離子。而主鏈含銨離子的水性聚氨酯的制備一般以採用含叔胺基團擴鏈劑為主,叔胺以及仲胺經酸或烷基化試劑的作用,形成親水的銨離子。還可通過含氨基的聚氨酯與環氧氯丙烷及酸反應而形成銨離子。
⑶非離子型水性聚氨酯,即分子中不含離子基團的水性聚氨酯。非離子型水性聚氨酯的制備方法有:①普通聚氨酯預聚體或聚氨酯有機溶液在乳化劑存在下進行高剪切力強制乳化;②製成分子中含有非離子型親水性鏈段或親水性基團,親水性鏈段一般是中低分子量聚氧化乙烯,親水性基團一般是羥甲基。⑷混合型 聚氨酯樹脂分子結構中同時具有離於型及非離子型親水基團或鏈段。
⒋以聚氨酯原料分
按主要低聚物多元醇類型可分為聚醚型、聚酯型及聚烯烴型等,分別指採用聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等作為低聚物多元醇而製成的水性聚氨酯。還有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合 以聚氨酯的異氰酸酯原料分,可分為芳香族異氰酸酯型、脂肪族異氰酸酯型、脂環族異氰酸酯型。按具體原料還可細分,如TDI型、HDI型,等等。
⒌按聚氨酯樹脂的整體結構劃分
⑴按原料及結構可分為聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液、多異氰酸酯乳液、封閉型聚氨酯乳液。聚氨酯乳液是指以低聚物多元醇、擴鏈劑、二異氰酸酯為原料,以通常方法制備的聚氨酯分散於水所形成的乳液。乙烯基聚氨酯乳液一般指在乙烯基樹脂水溶液或乳液中加入異氰酸酯而形成的乳液,是雙組分體系。多異氰酸酯乳液是指含親水基團多異氰酸酯乳化於水,或多異氰酸酯的有機溶液分散於含乳化劑的水而形成的乳液,也是雙組分即用即配體系,適用期較短。封閉型異氰酸酯乳液是指分子中含有被封閉的異氰酸酯基團的聚氨酯乳液,是一種穩定的單組分體系。在制備聚氨酯乳液時司引入封閉異氰酸酯基團,也可製成封閉異氰酸酯基團含量高的乳液,用於和其他乳液體系共混,起交聯作用,水分揮發後加熱交聯。
⑵聚氨酯乳液還可細分為聚氨酯乳液和聚氨酯-脲乳液,後者是指由聚氨酯預聚體在水中分散同時通過水或二胺擴鏈而形成的乳液,實質上生成了聚氨酯—脲,但由於由預聚體分散法制備較為普遍,習慣上稱為聚氨酯乳液者居多。
⑶按分子結構可分為線性分子聚氨酯乳液(熱塑性)和交聯型聚氨酯乳液(熱固性)。交聯型又可細分為內交聯和外交聯型。內交聯型聚氨酯乳液是在合成時形成一定程度的支化交聯分子結構,或引入可熱反應性基團,它是穩定的單組分體系。外交聯是在乳液中添加能與聚氨酯分子鏈中基團起反應的交聯劑,是雙組分體系。
⒍根據聚氨酯的水性化方法劃分
根據制備方法有多種分類。舉例如下。
⑴自乳化法和外乳化法
自乳化法又稱內乳化法,是指聚氨酯鏈段中含有親水性成分,因而無需乳化劑即可形成穩定乳液的方法。
外乳化法又稱為強制乳化法,若分子鏈中僅含少量不足以自乳化的親水性鏈段或基團,或完全不含親水性成分,此時必須添加乳化劑,才能得到乳液。
比較而言,外乳化法制備的乳液中,由於親水性小分子乳化劑的殘留,影響固化後聚氨酯膠膜的性能,而自乳化法消除了此弊病。水性聚氨酯的制備以離子型自乳化法為主。
⑵預聚體法、丙酮法、熔融分散法
自乳化法制水性聚氨酯最常用的方法有預聚體分散法和丙酮法。預聚體法即在預聚體中導人親水成分,得到一定粘度范圍的預聚體,在水中乳化同時進行鏈增長,制備穩定的水性聚氨酯(水性聚氨酯-脲)。
丙酮法屬於溶液法,是以有機溶劑稀釋或溶解聚氨酯(或預聚體),再進行乳化的方法。在溶劑存在下,預聚體與親水性擴鏈劑進行擴鏈反應,生成較高分子量的聚氨酯,反應過程可根據需要加人溶劑以降低聚氨酯溶液粘度,使之易於攪拌,然後加水進行分散,形成乳液,最後蒸去溶劑。溶劑以丙酮、甲乙酮居多,故稱為丙酮法。此法的優點是丙酮、甲乙酮的沸點低、與水互容、易於回收處理,整個體系均勻,操作方便,由於降低粘度同時也降低了濃度,有利於在乳化之前製得高分子量的預聚體或聚氨酯樹脂,所得乳液
的膜性能比單純預聚體法的好。而預聚體法由於粘度的限制,為了便於剪切分散,預聚體的分子量不能太高,可能會影響水性聚氨酯性能,例如粘度高則乳化困難,粒徑大,乳液穩定性差;預聚體分子量小則NCO基團含量高,乳化後形成的脲鍵多,膠膜硬,缺乏柔軟性。
丙酮法和預聚體法的主要區別是,在丙酮法中,聚氨酯先預聚成分子量較大的預聚體,由於分子量大的預聚體粘度大,必須稀釋降低粘度;而預聚體法中根據需要可加或不加少量丙酮等溶劑。這兩者的概念有所交*,有的乳化方法既屬丙酮法又屬預聚體法。熔融分散法又稱熔體分散法、預聚體分散甲醛擴鏈法。預先合成含叔胺基團(或離子基團)的端NCO基團預聚體,再與尿素(或氨水)在本體體系反應,形成聚氨酯雙縮二脲(或含離子基團的端脲基)低聚物,並加入氯代醯胺在高溫熔融狀態繼續反應,繼續季胺化。
聚氨酯雙縮二脲離聚物具有足夠的親水性,加酸的稀水溶液形成均相溶液,再與甲醛水溶液反應進行羥甲基化,含羥甲基的聚氨酯嚴縮二脲能在50—130℃用無限水稀釋,形成穩定乳液。當降低體系的pu值時,能在分散相中進行縮聚反應,形成高分子量聚氨酯。含離子基團的端NCO預聚體形成端脲基或縮二脲基聚氨酯低聚物後,則直接在熔融狀態乳化於水,再加甲醛水溶液進行羥甲基化及擴鏈反應。
⑶二元胺直接擴鏈與酮亞胺—酮連氮法
在預聚體分散法中,若採用溶於水的二元伯胺擴鏈劑擴鏈,由於一NCO與一NH2的反應速度快,不易得到微細而均勻的乳液,可採用酮亞胺或酮連氮法解決此問題。酮亞胺-酮連氮法是指預聚體與被酮保護了的二元胺(酮亞胺體系)或肼(酮連氮體系)混合後,再用水分散,分散過程中,酮亞胺、酮連氮以一定的速率水解,釋放出遊離的二元胺或肼與分散的聚合物微粒反應,得到的水性聚氨酯—脲具有良好的性能。 水性聚氨酯塗料是以水性聚氨酯樹脂為基料並以水為分散介質的一類塗料。通過交聯改性的水性聚氨酯塗料具有良好的貯存穩定性、塗膜機械性能、耐水性、耐溶劑性及耐老化性能,而且與傳統的溶劑型聚氨酯塗料的性能相近,是水性聚氨酯塗料的一個重要發展方向。品種主要包括熱固型聚氨酯塗料和含封閉異氰酸酯的水性聚氨酯塗料等幾個品種。
⑴熱固型聚氨酯塗料。交聯的聚氨酯能增加其耐溶劑性及水解穩定性。聚氨酯水分散體在應用時與少量外加交聯劑混合組成的體系叫熱固型水性聚氨酯塗料,也叫做外交聯水性聚氨酯塗料。使用的交聯劑主要有多官能團的氮丙啶、氨基樹脂(三聚氯胺樹脂)或專用的環氧樹脂等。採用氮丙啶,一般用量為聚氨酯質量的3%-5%,就有很好的交聯薄膜生成;
⑵含封閉異氨酸酯的水性聚氨酯塗料。該塗料的成膜原料由多異氰酸酯組分和含羥基組分兩部分組成。多異氰酸酯被苯酚或其它含單官能團的活潑氫原子的化合物所封閉,因此兩部分可以合裝而不反應,成為單組分塗料,並具有良好的貯藏穩定性。多異氰酸酯組分與苯酚、丙二酸酯、己內醯胺等封閉劑反應生成氨酯鍵,而氨酯鍵在加熱的情況下又裂解生成異氰酸酯,再與羥基組分反應生成聚氨酯。因此封閉型聚氨酯水性塗料的成膜就是利用不同結構的氨酯鍵的熱穩定性的差異,以較穩定的氨酯鍵來取代較弱的氨酯鍵。封閉劑的種類很多,但是芳香族異氰酸酯水性聚氨酯塗料主要用苯酚或甲酚。脂肪族水性聚氨酯漆則不用酚類,以免變色,可採用乳酸乙酯、己內醯胺、丙二酸二乙酯、乙醯丙酮、乙醯乙酸乙酯等;
⑶室溫固化水性聚氨酯塗料。對於某些熱敏基材和大型製件,不能採用加熱的方式交聯,必須採用室溫交聯的水性聚氨酯塗料。美國空氣產品和化學公司報道,通過與水分散性多異氰酸酯結合,可以改進水性端羥基聚氨酯預聚物/丙烯酸酯混合物,尤其是羥基丙烯酸酯混合物的性能。此類水性聚氨酯塗料,採用特製的多異氰酸酯交聯劑,即含(-NCO)端基的異氰酸酯預聚物,經親水處理後分散於各種含羥基聚合物中而形成的分散體,與多種含羥基聚合物水分散體組成能在室溫固化的聚氨酯水性塗料;
⑷光固化水性聚氨酯塗料。光固化水性聚氨酯塗料採用電子束輻射、紫外光輻射的高強度輻射引發低活性的聚物體系產生交聯固化,以紫外光固化形式為主。先用不飽和聚酯多元醇制備預聚物,然後用常規的方法引進粒子基團,經親水處理後製得在主鏈上帶雙鍵的聚氨酯水分散體,再與易溶的高活性三丙烯酸烷氧基酯單體、光敏劑等助劑混合得到光固化水性聚氨酯塗料;
⑸第三代水性聚氨酯塗料(PUA)。聚氨酯(PU)乳液和聚丙烯酸(PA)乳液同其溶劑型產品相比,具有價廉,安全,不燃燒,無毒,不污染環境等優點。純PA乳液存在耐磨性、耐水性和耐化學品性差的缺陷,單一的PU乳液也存在一些不足,如穩定性、白增稠性和膜的保光性差,固含量高,應用范圍不廣等。PU和PA在性質上具有互補作用。PUA復合乳液兼備了二者的優點,具有耐磨、耐腐蝕和光亮,柔軟有彈性,耐水性和機械力學性能好,耐候性佳等特性,因此被譽為第三代水性聚氨酯,成為當今塗料的一個發展趨勢。應用范圍
水性PU分散體已在通用溶劑型PU所覆蓋的領域大量使用,成功地應用於輕紡、皮革加工、塗料、木材加工、建材、造紙和膠粘劑等行業。
皮革工業加工中PU乳液塗飾後的皮革,具有光澤度高、手感好、耐磨耗、不易斷裂、彈性好、耐低溫性能和耐撓屈性能優良等特點,克服了丙烯酸類樹脂塗飾劑「熱粘冷脆」的缺陷。
此外,在紡織品塗層整理中有廣泛的應用。水性PU對紡織品的成膜性好、粘接強度高、能賦予織物柔軟、豐滿的手感,改善織物耐磨性、抗皺性、回彈性、通透性和耐熱性等。
水性PU比有機溶劑型PU應用成本低、無公害、易處理、粘合效果好,在膠粘劑及塗料行業有很好的發展前途。PU離子聚合物對天然和合成橡膠表面均具有很好粘接性,可用於鞋類的製造。
水性PU主要用做傢具漆、電泳漆、電沉積塗料、建築塗料、紙張處理塗料、玻璃纖維塗料等除此之外水性塗料還有一些特殊用途,如用作安全玻璃的中間塗膜,以製成不碎裂的安全玻璃,廣泛用於汽車、飛機、輪船或航天儀器。
水性分散體主要用作金屬塗料,如陽離子型電沉積塗料被廣泛用於汽車底漆,以提高車體的抗腐蝕性能。
『拾』 pud(水性聚氨酯)主要用在什麼油墨中
油墨中加入聚氨酯樹脂,可以提高油墨對顏料的潤濕性,而且成膜性好,墨膜堅牢回耐磨,多用於膠印答和水性油墨的製造中,但價格較高。
溶劑型聚氨酯油墨連結料具有使用簡便、性能穩定、附著力強、光澤度優、耐熱性好等優點,能適合各種印刷方式的要求,尤其適用於網版印刷、塑料包裝和復合薄膜等方面。
油墨所用聚氨酯樹脂一般是由聚酯/聚醚多元醇與異氰酸酯反應而成,分子量約2萬~4萬。其溶劑主要以苯、酮、酯類溶劑為主要溶劑。在研發過程中可依據油墨廠及印刷廠的環保需求,採用酮酯類溶劑或醇酯類溶劑制備相應的無苯油墨用樹脂。