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聚氨酯扩链剂的种类

2021-10-14 802

  (一)常规的醇类和胺类扩链剂

  聚氨酯扩链剂品种比较多,按反应性基团分,常见的有两大类:含2个氨基(伯氨基或仲胺基)的二胺类扩链剂,含2个羟基(伯羟基或仲羟基)的二醇类扩链剂。同时含1个氨基和1个羟基的两官能度醇胺类化合物虽然也可以用作聚氨酯的扩链剂,但其应用比较少。

  大多数二醇类扩链剂的核基为脂肪烃基或苯环,常见的二醇扩链剂有乙二醇(EG)、1,4-丁二醇(BDO)、对苯二酚二羟乙基醚(HQEE) 间苯二酚二羟乙基醚(HER)。也有少数含其他元素的二醇扩链剂,例如含氮二元醇(常见的是N-甲基二乙醇胺)、含硫二元醇、含磷二元醇、含卤素二元醇等;及含亲水性基团的二元醇扩链剂等。

  按是否含苯环,二醇类扩链剂分为脂肪族二醇(如EG、BDO)和芳香族二醇(如HQEE、HER)。二醇扩链剂主要与MDI型聚氨酯预聚体配伍使用,与TDI型预聚体配伍时则反应较慢,且二醇扩链的TDI型聚氨酯性能也不如MDI型聚氨酯好。

  按是否含苯环,二胺类扩链剂分为脂肪族二胺和芳香族二胺两类,用于聚氨酯弹性体的二胺扩链剂主要是芳香族二胺。芳香族二胺品种较多,无位阻伯氨基的活性比较高,因此一般采用芳香族二仲胺、伯氨基邻位有氯或烷基取代的芳香族二元伯胺作为聚氨酯的扩链剂。常见的芳香族二胺类聚氨酯扩链剂有3,3'-二氯-4,4'-二氨基苯基甲烷(MOCA)、二乙基甲苯二胺(DETDA)、4,4'-亚甲基-双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(MCDEA)和双仲丁胺基二苯基甲烷(MDBA)等。脂肪族二元伯胺与芳香族二异氰酸酯反应太快,一般不用作常规聚氨酯弹性体的扩链剂,而用作环氧树脂固化剂或用于聚酰胺的生产等,仅少数情况下可用于聚氨酯体系,如异佛尔酮二胺(IPDA)可用作溶剂型脂肪族聚氨酯扩链剂来制备油墨粘结料,乙二胺和IPDA可用作水性聚氨酯的后扩链剂(乳化后加入)。脂肪族二元仲胺品种较少,常见的如XYlink E90,E90的黏度低,可以用于RIM聚氨酯,浇注型聚氨酯弹性体、灌封胶、胶黏剂、喷涂聚氨酯脲等。


  (二)水性聚氨酯扩链剂

  用于水性聚氨酯的亲水性扩链剂一般含离子基团或者含可离子化的基团。

  含羧基和磺酸盐基的扩链剂可用于制备阴离子型水性聚氨酯。常见的含羧基二醇扩链剂有二羟甲基丙酸(DMPA)和二羟甲基丁酸(DMBA)等,采用这些扩链剂制备的聚氨酯不一定有亲水性,但在羧基被中和成盐后,由于分子链上离子基团的存在,聚氨酯分子的亲水性显著增强。

  工业化的含磺酸盐基团的二胺是乙二胺基乙磺酸钠(AAS盐,工业品为50%水溶液),可以用于聚氨酯预聚体的快速扩链兼自乳化。另外还有含磺酸盐基团的二醇如N,N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠(BES钠盐)、1,4-丁二醇-2-磺酸钠。

  甲基二乙醇胺一般用于阳离子型水性聚氨酯,含磷二醇和聚乙二醇可用于非离子型水性聚氨酯。

  含离子或隐性离子基团的扩链剂可以用于合成离子型聚氨酯弹性体(聚氨酯离聚物),用于电解质、半导体或抗静电材料等。


  (三)含其他基团的特殊扩链剂

  一般的聚氨酯扩链剂是针对端NCO基预聚体而言的,用量较少。

  如果以分子量数千至数万的低聚物二醇或三醇(含聚氨酯多元醇)作为主要成分,可以把二异氰酸酯用作扩链剂,直接制得聚氨酯,例如TDI或其他二异氰酸酯可以作为端羟基聚丁二烯的扩链剂。

  对于含羧基的聚氨酯(端羧基聚氨酯或羧基作为支链的聚氨酯低聚物、含羧基的水性聚氨酯),二元氮丙啶、二元碳化二亚胺、环氧树脂(二环氧基扩链剂)可以用作扩链剂或交联剂。