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      封閉型水性聚氨酯固化劑

      來源:??????2022-4-19 11:24:21??????點擊:

      雙組分水性聚氨酯是多元醇組分和固化劑組分的混合物。如果混合物不用完一次,就不能再使用,造成原材料的浪費,而且固化劑組分中 nco 基團的活性較高,在室溫下可與空氣中的水發(fā)生反應(yīng),使其變質(zhì)。若 nco 基與封閉劑反應(yīng)生成室溫穩(wěn)定的物質(zhì),可通過加熱使 nco 基恢復(fù)原來的異氰酸酯結(jié)構(gòu),與含羥基的組分反應(yīng),得到原來的水性聚氨酯,解決了上述問題。該封閉固化劑在水中具有良好的穩(wěn)定性,廣泛應(yīng)用于水基體系,但 nco 基活性高,易發(fā)生副反應(yīng)。當(dāng)開封溫度較高時,nco 基團會發(fā)生二聚和三聚,形成氨基甲酸乙酯或縮二脲,因此研制低溫密封劑至關(guān)重要。



      3.1密封-啟封機構(gòu)
      封閉劑與異氰酸酯的反應(yīng)是典型的親核加成反應(yīng)反應(yīng)。這個反應(yīng)可以用兩種機制來解釋: 第一種是消除加成機制,即在一定溫度下,封閉的異氰酸酯分解成密封膠和游離的異氰酸酯,游離的異氰酸酯繼續(xù)與羥基反應(yīng)形成雙組分聚氨酯。二是加成消除機理,即羥基與被封閉的 nco 基反應(yīng)生成四面體中間體,然后將封閉劑去除。
      3.2密封劑的類型
        常用于自己封閉發(fā)展水性分析聚氨酯作為固化劑的封閉劑有異丙醇、苯酚、己內(nèi)酰胺、甲乙酮肟、咪唑、亞硫酸氫鈉、丙二酸二乙酯等。一般需要根據(jù)解封操作溫度和水溶性材料選擇封閉劑。在封閉系統(tǒng)反應(yīng)中,當(dāng)NCO基團連有給電子技術(shù)取代基時,可以通過促進中國封閉心理反應(yīng)的進行;而連有吸電子產(chǎn)品取代基時則可以有效促進解封反應(yīng)的進行。
      3.2.1乙醇和酚醛密封劑

      醇堵劑解封溫度較高,反應(yīng)活性較低,因此能在水中穩(wěn)定存在。比如電沉積底漆需要很強的儲存穩(wěn)定性,所以用2-乙基己醇作為封閉劑。酚類化合物與異氰酸酯的反應(yīng)機理類似于醇與異氰酸酯的反應(yīng)機理。兩個NCO基團都與活性氫反應(yīng),分別生成氨基甲酸酯和苯基氨基甲酸酯。由于酚類化合物中苯環(huán)的共軛作用,酚羥基的反應(yīng)性弱于醇羥基,因此酚醛密封膠的解封溫度低于醇,但封封反應(yīng)較慢,需要在加熱或加入催化劑的條件下加速反應(yīng)。



      3.2.2肟密封劑
      肟類封閉劑非常適合封閉脂肪族異氰酸酯,其解封閉溫度低于醇類和酚類。王黎等以TDI、TMP為原料進行合成研究聚氨酯預(yù)聚體,以甲乙酮肟為封閉劑合成水性聚氨酯固化劑,結(jié)果可以表明,該固化劑貯存系統(tǒng)穩(wěn)定性具有良好且解封閉環(huán)境溫度相對較低。以異氰酸酯三聚體和 mpeg 為原料反應(yīng),然后用不同的封閉劑封閉剩余 nco 基團,配制出水分散封閉型聚氨酯固化劑,當(dāng) mpeg 分子量小于2000,用丁酮肟作封閉劑時,封閉型水性聚氨酯固化劑粘度適中,穩(wěn)定性好。
      3.2.3咪唑和脒、吡唑和三唑封閉劑
      咪唑和脒類、吡唑和三唑類密封劑由于氫鍵的存在,釋放溫度相對較低。以異氰酸酯和甲基丙烯酸甲酯為原料,經(jīng)加成反應(yīng)、 dmpa 為擴鏈劑、茶葉為中和鹽、2-甲基咪唑為封端劑合成了周靜靜,結(jié)果表明,固化劑能明顯降低異氰酸酯與水的反應(yīng)速度,延長凝膠時間。張漢青等先用有機異氰酸酯三聚體與DMPA為原料可以進行擴鏈反應(yīng),再以3,5-二甲基吡唑(DMP)為封閉劑,將剩余的NCO基團通過封閉,最后用二甲基乙醇胺(DMEA)中和成鹽,制得的水性以及固化劑使用可在一個較低環(huán)境溫度下實現(xiàn)自動解封。



      該亞硫酸氫鈉價格低廉,環(huán)境友善低,密封型聚氨酯固化劑釋放溫度低,具有很高的應(yīng)用價值。以聚醚多元醇(n210)為主要原料,異丙苯二異氰酸酯(ipdi)為封端劑,張等合成了水性聚氨酯固化劑。結(jié)果表明,最佳封閉反應(yīng)條件為: 反應(yīng)時間為45min,溫度為76ー130 °c,n (nahso3)∶ n (佛山) = 1.1。“497”等以TDI、PEG-400為主要包括原料可以合成研究聚氨酯預(yù)聚體,以NaHSO3為封閉劑對預(yù)聚體進行一個封閉,結(jié)果分析表明,在最優(yōu)經(jīng)濟條件下,NaHSO3對異氰酸酯基的封閉管理效果具有良好,產(chǎn)物的解封操作溫度在56.3~68.4℃之間。但NaHSO3封閉劑也有社會穩(wěn)定性差、封閉率低等問題缺陷,而且NaHSO3與異氰酸酯不能得到很好地相容,若通過一個有機結(jié)合溶劑可以實現(xiàn)NaHSO3和聚氨酯固化劑的相容,必然發(fā)展造成企業(yè)揮發(fā)性有機分子化合物(VOC)含量明顯增高,對環(huán)境有一定程度污染。以 ipdi、 dmpa、聚醚多元醇和含有活性基團的非離子型親水化合物(ad)為主要原料,nahso3為封閉劑,先生成鹽后封閉,避免使用有機溶劑,合成了低 voc 含量、高封閉率的水性聚氨酯固化劑。結(jié)果表明,異氰酸酯基團完全封閉,產(chǎn)品溫度在97.5ー130 °c 之間。
      3.2.5其他密封劑
      酰胺、酰亞胺和內(nèi)酰胺也是常用的封閉劑,如己內(nèi)酰胺、乙酰苯胺、N-甲基乙酰胺等。含有活性亞甲基的物質(zhì),如丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯和乙酰丙酮,也可以通過亞甲基上的活性氫與異氰酸酯的反應(yīng)作為封閉劑。
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