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水性聚氨酯的制備方法
1.溶液法(又稱丙酮法)
將端異氰酸基預(yù)聚體溶解在低沸點(diǎn)溶劑中(丙酮最常用,也稱為丙酮法),與親水性官能基化合物反應(yīng),產(chǎn)生聚氨酯離聚物,加水?dāng)嚢瑁麴s法回收丙酮,獲得水性聚氨酯乳液。過(guò)程如下:
這種方法是目前最常用的方法。最重要的方法是重復(fù)步驟,重現(xiàn)性好。幾乎所有的線性聚氨酯都可以用這種方法植入離子體,然后分散在水相中,成為水分散液。其分散液粒徑為0.03~0.5μm,粒度可變范圍廣,可為不透明、半透明或乳白色熱塑性聚氨酯乳液。
2.預(yù)聚體分散法
不需要大量溶劑,避免了回收溶劑的麻煩,也滿足了低VOC和無(wú)VOC未來(lái)環(huán)保要求的趨勢(shì)。這個(gè)過(guò)程的第一步也是合成端-NCO基預(yù)聚體,然后植入離子基,使其成為離子聚合物,加水并強(qiáng)烈攪拌。在此期間,聚氨酯預(yù)聚體同時(shí)形成水分散液和端-NCO基鏈反應(yīng)。添加二元胺作為擴(kuò)鏈劑可以降低-NCO與水反應(yīng)的概率,最終產(chǎn)生聚氨酯-脲水分散劑。過(guò)程如下:
該方法比丙酮方法簡(jiǎn)單,無(wú)溶劑回收工藝,節(jié)能,但產(chǎn)品性能略差于丙酮方法。通常,預(yù)聚體在強(qiáng)烈攪拌下加入水分散。如果-NCO活性低或使用高剪切力混合分散裝置,也可以反向添加劑分散,即將水添加到預(yù)聚體中。該方法使乳液粒徑為0.1~0.5μm,可制成不同交聯(lián)度的聚氨酯乳液。
3.熔融分散法
制備聚酯或聚醚二醇。叔胺和異氰酸酯在熔融狀態(tài)下制備預(yù)聚體,用過(guò)量尿素終止產(chǎn)生親水性雙縮二脲離聚物,然后分散在甲醛水溶液中,產(chǎn)生羥甲基化反應(yīng),產(chǎn)生羥甲基雙縮二脲聚氨酯聚合物,用水稀釋聚氨酯雙脲乳液。
事實(shí)上,在低pH值下,分散相間的縮聚反應(yīng)可以達(dá)到擴(kuò)鏈和交聯(lián)的目的。該反應(yīng)易于控制,不需要溶劑,也不需要高效的混合裝置。可制成粒徑為0.03~10μm的分散膠粒。分散液穩(wěn)定,適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn),可制備委員長(zhǎng)中交聯(lián)度聚氨酯乳液。
此外,水性聚氨酯的制備方法還包括酮亞胺法。酮亞嗪法。這兩種方法分別使用酮亞胺(酮和二胺的縮合物)和酮亞嗪作為潛擴(kuò)鏈劑。一般來(lái)說(shuō),它們不會(huì)與異氰酸酯發(fā)生反應(yīng)。一旦遇到水,水解反應(yīng)就會(huì)開(kāi)始。除酮外,其水解產(chǎn)物為二胺和酐,水解速度遠(yuǎn)快于異氰酸酯和水的反應(yīng)。水解過(guò)程如下所示:
在此過(guò)程中,水解反應(yīng)產(chǎn)物二胺和酐作為分散在水中的預(yù)聚體的擴(kuò)散劑,幾乎與水分散同步,直到水加入相轉(zhuǎn)移。本法必須使用溶劑和分散裝置,可制成粒徑為0.03~1μm的分散液。





