水性聚氨酯制備用原料
1. 低聚物多元醇
水性聚氨酯膠粘劑制備中常用的低聚物多元醇一般以聚醚二醇、聚酯二醇居多，有時還使用聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等小品種低聚物多元醇。
聚醚型聚氨酯低溫柔順性好，耐水性較好，且常用的聚氧化丙烯二醇（PPG）的價格比聚酯二醇低，因此，我國的水性聚氨酯研制開發(fā)大多以聚氧化丙烯二醇為主要低聚物多元醇原料。由聚四氫呋喃醚二醇制得的聚氨酯機械強度及耐水解性均較好，惟其價格較高，限制了它的廣泛應(yīng)用。
聚酯型聚氨酯強度高、粘接力好，但由于聚酯本身的耐水解性能比聚醚差，故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯，其貯存穩(wěn)定期較短。
2. 異氰酸酯
制備聚氨酯乳液常用的二異氰酸酯有TDI、MDI等芳香族二異氰酸酯，以及IPDI、HDI、H12MDI等脂肪族、脂環(huán)族二異氰酸酯。由脂肪族或脂環(huán)族二異氰酸酯制成的聚氨酯，耐水解性比芳香族二異氰酸酯制成的聚氨酯好，因而水性聚氨酯產(chǎn)品的貯存穩(wěn)定性好。國外高品質(zhì)的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂環(huán)族異氰酸酯原料制成，而我國受原料品種及價格的限制，大多數(shù)僅用TDI為二異氰酸酯原料。
多亞甲基多苯基多異氰酸酯一般用于制備乙烯基聚氨酯乳液和異氰酸酯乳液。
3. 擴鏈劑
水性聚氨酯制備中常常使用擴鏈劑，其中可引入離子基團的親水性擴鏈劑有多種，除了
類特種擴鏈劑外，經(jīng)常還使用1,4-丁二醇、乙二醇、一縮二乙二醇、己二醇、乙二胺、二亞乙基三胺等擴鏈劑。由于胺與異氰酸酯的反應(yīng)活性比水高，可將二胺擴鏈劑混合于水中或制成酮亞胺，在乳化分散的同時進行擴鏈反應(yīng)。
4. 水
水是水性聚氨酯膠粘劑的主要介質(zhì)，為了防止自來水中的Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)對陰離子型水性聚氨酯穩(wěn)定性的影響，用于制備水性聚氨酯的水一般是蒸餾水或去離子水。除了用作聚氨酯的溶劑或分散介質(zhì)，水還是重要的反應(yīng)性原料，合成水性聚氨酯目前以預(yù)聚體法為主，在聚氨酯預(yù)聚體分散與水的同時，水也參與擴鏈。由于水或二胺的擴鏈，實際上大多數(shù)水性聚氨酯是聚氨酯-脲乳液（分散液），聚氨酯-脲比純聚氨酯有更大的內(nèi)聚力和粘接力，脲鍵的耐水性比氨酯鍵好。
5. 親水性擴鏈劑
親水性擴鏈劑就是能引入親水性基團的擴鏈劑。這類擴鏈劑是僅在水性聚氨酯制備中使用的特殊原料。這類擴鏈劑中常常含有羧基、磺酸基團或仲胺基，當(dāng)其結(jié)合到聚氨酯分子中，使聚氨酯鏈段上帶有能被離子化的功能性基團。
（1）羧酸型擴鏈劑
二羥甲基丙酸 簡稱DMPA，全稱2，2-二羥甲基丙酸，又稱α，α-雙羥甲基丙酸，在國內(nèi)外是聚氨酯乳液常用的一種親水性擴鏈劑，早在六、七十年代在德國、美國等國家就用于制備聚氨酯乳液。90年代初我國成都某廠已能小批量生產(chǎn)。該擴鏈劑為白色結(jié)晶，熔點較高，貯存穩(wěn)定，因其分子量小（Mw134），較少的用量就能提供足夠的羧基量。DMPA的一種制備方法是：由甲醛和丙醛合成二羥甲基丙醛，再用過氧化氫氧化成二羥甲基丙酸。
二羥基半酯
半酯是醇與二元酸酐反應(yīng)的產(chǎn)物，一般醇與酸酐的摩爾比為1：1，酸酐的一個羧基被酯化，而保留另一個羧基。用于聚氨酯乳液的半酯類擴鏈劑制備中，所用的醇類化合物一般為小分子三醇或低聚物三醇，例如甘油、低分子量聚醚三醇。這樣就能生成含羧基的二羥基化合物。三醇的分子量一般在約100~2000之間。可用于制備半酯的酸酐有順丁烯二酸酐（順酐）、鄰苯二甲酸酐（苯酐）、丁二酸酐、戊二酸酐等。半酯一般需自制。
羧酸型擴鏈劑還有氨基酸如H2N (CH2)4 CH (COOH) NH2、二氨基苯甲酸等。
（2）磺酸鹽型擴鏈劑
乙二胺基乙磺酸鈉、1,4-丁二醇-2-磺酸鈉及其衍生物等可用作磺酸型水性聚氨酯的擴鏈劑。1,4-丁二醇-2-磺酸鈉由2-烯-1，4-丁二醇與亞硫酸氫鈉加成而得，同樣，2-烯-1，4-丁二醇的氧化乙烯或氧化丙烯縮聚物與亞硫酸氫鈉的加成物也可用作擴鏈劑。
（3）陽離子型擴鏈劑
含叔胺基的二羥基化合物是一類常用的陽離子型聚氨酯乳液擴鏈劑，通過季銨化反應(yīng)或用酸中和，鏈段中的叔胺基生成季銨離子，具有親水作用。其中以N-甲基二乙醇胺最為常用。
二亞乙基三胺與環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)產(chǎn)物也是一種特殊的陽離子型擴鏈劑：
6. 成鹽劑
廣義地講，凡是能形成離子基團的化合物都可稱為成鹽試劑。成鹽劑是一種能與羧基、磺酸基團、叔胺基或脲基團反應(yīng)、生成聚合物的鹽或者說生成離子基團的試劑。陰離子型聚氨酯乳液的常見的成鹽劑有氫氧化鈉、氨水、三乙胺。成鹽反應(yīng)如下：
陽離子型聚氨酯乳液的成鹽劑有HCI、CH3COOH等酸、CH3I、 (CH3)2SO4、環(huán)氧氯丙烷等烷基化試劑。
脲基與環(huán)狀內(nèi)酯、磺內(nèi)酯、酸酐在堿性條件下反應(yīng)時能在聚氨酯鏈中接上磺酸鹽基團或羧基。還可通過磺甲基化反應(yīng)或氨甲基化作用制得帶有離子基團的聚氨酯。
7. 溶劑
在聚氨酯乳液制備中，有時預(yù)聚體粘度很大，以致攪拌困難，而預(yù)聚體在水中的乳化需劇烈攪拌，粘度低有利于快速攪拌。提高預(yù)聚體的溫度雖可降低粘度，但在乳化時預(yù)聚體的高溫不利于得到穩(wěn)定的微細(xì)粒徑乳液。故為了降低粘度，利于預(yù)聚體的分散，可加入適量有機溶劑。可采用的溶劑有丙酮、甲乙酮、二氧六環(huán)、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等水溶性（親水性）有機溶劑和甲苯等憎水性溶劑。考慮到成本、操作性等因素，最常用的是丙酮和甲乙酮。一般來說，在制備出穩(wěn)定的乳液后，還可以用減壓蒸餾方法將低、中沸點溶劑從乳液中除去，以減少水性聚氨酯的氣味，可以做到使溶劑的殘留量很小，小到幾乎沒有機溶劑之臭味。若溶劑用量很少，可不必除去。水性聚氨酯干燥時，殘留的少量低沸點溶劑的揮發(fā)可加快膠膜的干燥時間，而少量高沸點溶劑的存在可使膠膜平滑，這在涂料工業(yè)中較常用。
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