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水性聚氨酯(WPU)涂料擴鏈劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2018-4-2 14:35:48 |
水性聚氨酯(WPU)涂料的問世，適應了目前涂料節(jié)能環(huán)?；男枨螅⑶乙云浣】?、安全可靠、VOC排放量極少、不燃不爆等一系列優(yōu)點，越來越受到消費者的關注。但是與溶劑型聚氨酯相比，單純的WPU存在著涂膜耐溶劑性和耐水性差、硬度低、力學性能不佳等缺點。因此，對WPU進行適當?shù)母男钥梢钥朔湓趯嶋H應用上的缺陷，對水性涂料時代“春天”的到來具有劃時代的意義。
近年來國內(nèi)外對含有氨基的有機硅改性WPU的研究不斷，其中主要有兩種改性方法：(1)將含有—NH2的有機硅預聚體有機合成過程中鑲嵌入聚氨酯鏈段中。有機硅與聚氨酯溶液的差異以及氨基突出的反應活性，所以聚合反應需要在溶劑條件下進行。(2)在預聚體乳化過程中引入含—NH2的有機硅化合物。該方法產(chǎn)率高，環(huán)境污染小，應用較廣泛。
將含端—OH有機硅單體添加至甲苯二異氰酸酯和聚醚二元醇的混合物中進行混合后生成預聚體。用水性聚氨酯(WPU)涂料擴鏈劑對其進行擴鏈反應，然后用DMPA進行親水擴鏈后用，N,N-二乙基乙胺中和，得到有機硅聚氨酯乳液。測試結(jié)果表明，聚氨酯經(jīng)由水性聚氨酯(WPU)涂料擴鏈劑改性后壞境抗性及力學性能等有所提高。
衛(wèi)曉利等則使用封端劑N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(APAETMS)對磺酸型WPU乳液進行改性，合成得到了有機硅/聚氨酯乳液。分析測試了APAETMS和水性聚氨酯(WPU)涂料擴鏈劑的含量對磺酸型WPU乳液性能的影響。
試驗結(jié)果顯示，隨著單體DHPA與APEATMS含量的增大，磺酸型WPU的平均粒徑減少，分散系數(shù)減少；改性磺酸型WPU的粒子呈殼狀結(jié)構(gòu)而粒徑則呈多元分布狀態(tài)；隨著硅烷封端劑含量的增加，改性磺酸型WPU微乳液的表觀黏度呈現(xiàn)下降趨勢，分散系數(shù)與平均粒徑均增大；當硅烷封端劑質(zhì)量分數(shù)從0.5%增加至2.0%時，改性磺酸型WPU乳液的固體含量比改性前有一定幅度的增加，最高可達65%。
4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷(脂肪胺固化劑擴鏈劑PACM,HMDA)用于制備環(huán)境友好且透明的脂肪族異氰酸酯，是氨基甲酸酯、聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂固化劑、用于紡織、造紙、人造革，也可用于染料、醫(yī)藥中間體。
物理特性
熔點：35~45℃
沸點：333.02℃
閃點：153℃
燃點：300℃
相對密度：0.97
耐高低溫、耐氣候老化、電氣絕緣、憎水、難燃、無毒無腐蝕和生理惰性均是材料改性等研究所希望得到的特殊性能。自身具有特殊的組分和分子結(jié)構(gòu)的有機硅集有機物的結(jié)構(gòu)和無機物的功能于一身，具有上述所有的優(yōu)越性能。同時含有有機硅聚合物的涂層極具潤滑感和柔順感。
多羥基化合物具有高強度、高模量、熱穩(wěn)定等優(yōu)異性能，可直接參與WPU的合成反應，典型代表為環(huán)氧樹脂(EP)。該改性方法的主要目標在于使WPU主鏈形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在改性反應中將支化點引入WPU的主鏈上，使之形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。改性過程中，環(huán)氧基與—OH發(fā)生反應，同時與氨基甲酸酯發(fā)生開環(huán)反應。環(huán)氧樹脂改性的意義在于提高WPU涂膜的耐水、耐溶劑和耐高溫等環(huán)境不利因素。
吳躍煥通過引入環(huán)氧樹脂E-44、BDO、內(nèi)交聯(lián)劑三羥甲基丙烷(TMP)等共聚合對WPU結(jié)構(gòu)進行交聯(lián)改性。試驗數(shù)據(jù)表明，當DMPA加入量為7.0%~8.0%，E-44質(zhì)量分數(shù)6.0%左右時，所得到的產(chǎn)品涂膜在硬度、光澤度、熱穩(wěn)定性和抗沖擊強度等方面有較好的性能，基本可以滿足當今市場對木器涂料的要求。從經(jīng)濟的角度來看，投入工業(yè)化生產(chǎn)具有較大的效益。
謝偉等通過混合不同配比的異佛爾酮異氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇、一縮二乙二醇(DEG)、環(huán)氧樹脂E-51、DMPA和TMP等試劑制得的各種環(huán)氧樹脂改性WPU乳液膠膜進行力學性能、拉伸剪切強度和水分散體黏度的測試。試驗數(shù)據(jù)顯示，改性制得的WPU分散體的涂膜力學性能均能得到不同程度的提高，環(huán)氧樹脂最適宜的添加量為4%～8%，并且在一定范圍內(nèi)隨著E-51環(huán)氧樹脂量的增加，膠膜的拉伸強度與拉伸剪切強度同時增大。
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