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聚氨酯擴鏈劑的種類

2021-10-14 7099

  (一)常規的醇類和胺類擴鏈劑

  聚氨酯擴鏈劑品種比較多,按反應性基團分,常見的有兩大類:含2個氨基(伯氨基或仲胺基)的二胺類擴鏈劑,含2個羥基(伯羥基或仲羥基)的二醇類擴鏈劑。同時含1個氨基和1個羥基的兩官能度醇胺類化合物雖然也可以用作聚氨酯的擴鏈劑,但其應用比較少。

  大多數二醇類擴鏈劑的核基為脂肪烴基或苯環,常見的二醇擴鏈劑有乙二醇(EG)、1,4-丁二醇(BDO)、對苯二酚二羥乙基醚(HQEE) 間苯二酚二羥乙基醚(HER)。也有少數含其他元素的二醇擴鏈劑,例如含氮二元醇(常見的是N-甲基二乙醇胺)、含硫二元醇、含磷二元醇、含鹵素二元醇等;及含親水性基團的二元醇擴鏈劑等。

  按是否含苯環,二醇類擴鏈劑分為脂肪族二醇(如EG、BDO)和芳香族二醇(如HQEE、HER)。二醇擴鏈劑主要與MDI型聚氨酯預聚體配伍使用,與TDI型預聚體配伍時則反應較慢,且二醇擴鏈的TDI型聚氨酯性能也不如MDI型聚氨酯好。

  按是否含苯環,二胺類擴鏈劑分為脂肪族二胺和芳香族二胺兩類,用于聚氨酯彈性體的二胺擴鏈劑主要是芳香族二胺。芳香族二胺品種較多,無位阻伯氨基的活性比較高,因此一般采用芳香族二仲胺、伯氨基鄰位有氯或烷基取代的芳香族二元伯胺作為聚氨酯的擴鏈劑。常見的芳香族二胺類聚氨酯擴鏈劑有3,3'-二氯-4,4'-二氨基苯基甲烷(MOCA)、二乙基甲苯二胺(DETDA)、4,4'-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(MCDEA)和雙仲丁胺基二苯基甲烷(MDBA)等。脂肪族二元伯胺與芳香族二異氰酸酯反應太快,一般不用作常規聚氨酯彈性體的擴鏈劑,而用作環氧樹脂固化劑或用于聚酰胺的生產等,僅少數情況下可用于聚氨酯體系,如異佛爾酮二胺(IPDA)可用作溶劑型脂肪族聚氨酯擴鏈劑來制備油墨粘結料,乙二胺和IPDA可用作水性聚氨酯的后擴鏈劑(乳化后加入)。脂肪族二元仲胺品種較少,常見的如XYlink E90,E90的黏度低,可以用于RIM聚氨酯,澆注型聚氨酯彈性體、灌封膠、膠黏劑、噴涂聚氨酯脲等。


  (二)水性聚氨酯擴鏈劑

  用于水性聚氨酯的親水性擴鏈劑一般含離子基團或者含可離子化的基團。

  含羧基和磺酸鹽基的擴鏈劑可用于制備陰離子型水性聚氨酯。常見的含羧基二醇擴鏈劑有二羥甲基丙酸(DMPA)和二羥甲基丁酸(DMBA)等,采用這些擴鏈劑制備的聚氨酯不一定有親水性,但在羧基被中和成鹽后,由于分子鏈上離子基團的存在,聚氨酯分子的親水性顯著增強。

  工業化的含磺酸鹽基團的二胺是乙二胺基乙磺酸鈉(AAS鹽,工業品為50%水溶液),可以用于聚氨酯預聚體的快速擴鏈兼自乳化。另外還有含磺酸鹽基團的二醇如N,N-(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸鈉(BES鈉鹽)、1,4-丁二醇-2-磺酸鈉。

  甲基二乙醇胺一般用于陽離子型水性聚氨酯,含磷二醇和聚乙二醇可用于非離子型水性聚氨酯。

  含離子或隱性離子基團的擴鏈劑可以用于合成離子型聚氨酯彈性體(聚氨酯離聚物),用于電解質、半導體或抗靜電材料等。


  (三)含其他基團的特殊擴鏈劑

  一般的聚氨酯擴鏈劑是針對端NCO基預聚體而言的,用量較少。

  如果以分子量數千至數萬的低聚物二醇或三醇(含聚氨酯多元醇)作為主要成分,可以把二異氰酸酯用作擴鏈劑,直接制得聚氨酯,例如TDI或其他二異氰酸酯可以作為端羥基聚丁二烯的擴鏈劑。

  對于含羧基的聚氨酯(端羧基聚氨酯或羧基作為支鏈的聚氨酯低聚物、含羧基的水性聚氨酯),二元氮丙啶、二元碳化二亞胺、環氧樹脂(二環氧基擴鏈劑)可以用作擴鏈劑或交聯劑。