浅谈扩链剂(周建2016.5.5)
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聚氨酯扩链剂在聚氨酯发泡过程中,很多人不会使用扩链剂(又叫链增长剂),扩链剂运用的饿好坏有时直接影响泡沫的性能,进而影响制品的质量,因此根据资料和本公司技术人员的经验,给大家参考。
聚氨酯类的高分子材料是由刚性链段和柔性链段组成的嵌段共聚物,刚性链段和柔性链段的构成,除与异氰酸酯和聚醇主剂有关,同时,扩链剂的选择和使用,对它们的形成也有着直接影响。
扩链剂是指能促使分子链延伸、扩展的化合物。
在聚氨酯聚合物的生成中,主要为双官能团的化学品。
根据聚氨酯工业中的实际情况和叙述方便需要,本节所叙扩链剂,除包括能使分子链进行扩展的双官能基的低分子化合物外,同时也包括能使链状分子结构产生支化和交联的官能度大于2的低分子化合物,后者在许多文献中常被细分为交联剂,在此均归于扩链剂中叙述。
在聚氨酯材料的合成中,扩链剂具有以下功能。
(1)低分子二元化合物和低分子三元或四元化合物能使聚氨酯反应体系迅速地进行扩链和交联。
(2)它们具有能与反应体系进行化学反应的特性基团,且分子量低,反应活泼。
在整个反应原料体系中,对异氰酸酯和聚醇体系构成较强的反应竞争几率,因此,它们能极其有效地调节反应体系的反应速度。
在实际工作中,可以使用不同品种的交联剂及用量,调节反应物的粘度增长等工艺参数,使之适应加工工艺的要求。
在冷熟化泡沫体、自结皮泡沫体等制备中,扩链剂的使用对这些制品的合成工艺都有重大影响。
(3)利用扩链剂参与反应并进入聚合物主链的行为可以将扩链剂分子中的某些特性基团结构引入聚氨酯聚合物主链中,能对聚氨酯的某些性能产生一定影响。
一、扩链剂的分类聚氨酯聚合物用扩链剂的种类较多,按扩链剂的化学结构基本可分为醇类化合物和胺类化合物,其官能基均为2或小于4。
随着聚氨酯工业的高速发展和应用领域、产品形式的不断扩张,扩链剂的新品种也在迅速增加,但实际大量使用的仍然是二醇或二胺类低分子化合物。
在聚氨酯中使用的扩链剂分类及典型品种列于表1中。
类别典型品种典型应用多元醇类乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷等脂环醇类1,4-环己二醇、氢化双酚A芳醇类二亚甲基苯基二醇、对苯二酚双-β-羟乙基醚、间苯二酚羟基醚醇胺类二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺二胺类二乙基甲苯二胺、3,5-二甲硫基甲苯二胺其他α-甘油烯丙基醚、缩水甘油烯丙基醚、过氧化二异丙苯、硫磺二、多元醇类扩链剂二元醇类扩链剂的品种较多,主要有1,4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇等。
聚氨酯产品扩链剂简介在聚氨酯发泡过程中,扩链剂运用的好坏有时直接影响泡沫性能,影响制品质量。
聚氨酯是由刚性链段和柔性链段组成的嵌段共聚物;刚性链段和柔性链段的构成,除与异氰酸酯和聚醇主剂有关,同时扩链剂的选择和使用对它们的形成也有着直接影响。
扩链剂是指能促使分子链延伸、扩展的化合物。
在聚合物生成中,主要为双官能团的化学品。
在聚氨酯材料的合成中,扩链剂具有以下功能:(1)低分子二元或三元或四元化合物能使聚氨酯反应体系迅速地进行扩链和交联。
(2)它们具有能与反应体系进行化学反应的特性基团,分子量低,反应活泼,对异氰酸酯和聚醇体系构成较强的反应竞争几率,它们能极其有效地调节反应体系的反应速度;可以使用不同品种的交联剂及用量,调节反应物粘度增长等工艺参数,使之适应加工的要求。
(3)利用扩链剂参与反应并进入聚合物主链中,可以将扩链剂分子中的某些特性基团结构引入聚氨酯主链中,能影响聚氨酯的某些性能。
一、扩链剂的分类按扩链剂的化学结构基本可分为醇类化合物和胺类化合物,其官能基均为2或小于4。
随着聚氨酯工业的高速发展,扩链剂的新品种也在迅速增加,但实际大量使用的仍然是二醇或二胺类低分子化合物。
具体分类如下:多元醇类:乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷等脂环醇类:1,4-环己二醇、氢化双酚A芳醇类:二亚甲基苯基二醇、对苯二酚双-β-羟乙基醚、间苯二酚羟基醚醇胺类:二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺二胺类:二乙基甲苯二胺、3,5-二甲硫基甲苯二胺其他:α-甘油烯丙基醚、缩水甘油烯丙基醚、过氧化二异丙苯、硫磺二、多元醇类扩链剂二元醇类扩链剂的品种较多,主要有1,4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇等。
三元醇化合物有丙三醇、三羟甲基丙烷(TMP)等。
在聚氨酯泡沫体的合成中,使用最多的是1,4-丁二醇。
聚氨酯基本是(A-B)x 类型的线型结构的嵌段共聚物,其软链段由聚醇大分子构成,硬链段是由二异氰酸酯与低分子二醇反应构成,而1,4-丁二醇具有适中的碳-碳链长度,能使软、硬链段产生微区向分离,使氨基甲酸酯硬链段的结晶性更好,即使得MDI-1,4丁二醇硬链能较好地定向;结晶和定向排列使聚合物分子间更容易形成氢链,意味着能产生较好的有序结晶,结晶的阻旋作用和聚合物链段迁移,最终表现出聚合物具有优异的韧性和硬度。
扩链剂扩链剂(chain extender)又称链增长剂,是能与线型聚合物链上的官能团反应而使分子链扩展、分子量增大的物质。
对聚氨酯胶黏剂和密封剂的合成非常重要,直接影响产品的力学性能和工艺性能。
扩链剂为含羟基或氨基的低分子质量多官能团的醇类或胺类化合物,常用的醇类扩链剂有1,4一丁二醇(BDO)、1,6一己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇(DEG)、三甘醇、新戊二醇(NPG)、山梨醇、二乙氨基乙醇(DEAE)等。
胺类扩链剂有MOCA和用甲醛改性制得的液体MOCA、乙二胺(DA)、N,N-二羟基(二异丙基)苯胺(HPA)等。
还有氢醌一二(β一羟乙基)醚(HQEE),用作聚氨酯胶黏剂的扩链剂,其产品耐热性、硬度及弹性都高于一般所用的扩链剂。
[1]在聚氨酯生产中必要的试剂,聚氨酯是由含二异腈酸酯基的脂肪族和芳香族单体与含有二元或多元醇的聚酯或聚醚反应形成的预聚物,应用时加入扩链剂使树脂成形。
常用的扩链是含二元或多元羟基的小分子醇,含氨基,亚氨基化合物或醚类醇。
扩链剂的原理是:在生产中,常用一些含活泼氢的化合物与异氰酸酯端基预聚物反应,致使分子链扩散延长,从而实现树脂的固化成形。
2-咪唑烷酮是一个具有亚氨基活性氢的广泛使用的扩链剂。
由美国Ethyl公司开发的新型扩链剂二乙基甲苯二胺(DET—DA),由两种异构体组成,牌号为Ethacurel00,与NCO的反应速度比MOCA快约30倍:美国Albemarle公司生产的聚氨酯扩链剂二甲硫基甲苯二胺(DMTDA),又名二氨基二甲硫基甲苯(DADMT),是二甲硫基甲苯二胺两种异构体的混合物,牌号为Ethacure300,淡黄色透明液体,沸点353℃,凝固点4"C。
物理性能与MOCA相当,但扩链的胶黏剂耐碱性好,且因室温下是液体,比MOCA使用更方便。
二甲硫基甲苯二胺DMTDA产品名称:二甲硫基甲苯二胺或2,4—二胺基—3,5—二甲硫基甲苯(DMTDA)分子式:C9H14N2S2结构式:1、DMTDA的物理性能及质量指标指标名称??外观黄色清亮液体二甲硫基甲苯二胺(2,4—加2,6—)含量% ≥95一甲硫基甲苯二胺含量% ≤4.0三甲硫基甲苯二胺含量% ≤1.0密度(20℃)g/ml 1.206沸点(1.68mmHg): 200粘度(20℃)cP 900蒸汽压(20℃)mmHg ≤0.012、DMTDA的用途:DMTDA是一种新型的聚氨酯弹性体固化交联剂,其中主要有两种异构体即2,4—和2,6—二甲硫基甲苯二胺的混合物(比例大约为77~80/17~20),与通常使用的MOCA相比,常温下是黏度较低的液体,能适用于低温下施工操作,化学使用当量低等优点。
不同扩链剂对聚氨酯加固注浆材料的影响聚氨酯注浆材料作为高分子注浆材料的一种,在实际生产中有着广泛的应用,为了进一步完善聚氨酯注浆材料的固结体强度,研究人员研究了各种助剂对聚氨酯注浆体系的影响,如催化剂、缓凝剂、泡沫稳定剂、扩链剂等。
本文主要就不同扩链剂对聚氨酯加固注浆材料的影响做了一些研究,望能在一定程度上有助于对聚氨酯注浆材料的研究。
标签:聚氨酯;化学注浆;扩链剂;加固聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称,也称为PU,因其含有强极性基团,加之聚醚或聚酯链段的柔性,聚氨酯具有很多优异的性能,如较高的机械强度和氧化稳定性,较高的柔曲性和回弹性,以及优良的耐油性、耐溶剂性、耐水性和耐火性,因此,在实际生产过程中具有广泛的用途。
合成聚氨酯的反应包括初级反应和次级反应,扩链反应就是初级反应中的一种,扩链剂的选择直接影响着聚氨酯注浆材料的加固。
在实际生产中,生产人员常用一些扩链剂使分子链扩散延长,从而实现聚氨酯注浆材料的固化成形,不同的扩链剂对聚氨酯加固注浆材料的影响是不同的,研究不同扩链剂对聚氨酯加固注浆材料的影响具有重要意义。
本文主要阐述了扩链剂对聚氨酯材料的作用、扩链剂的分类以及不同扩链剂对聚氨酯加固注浆才来的影响,有不成熟之处欢迎指正,以期共同进步。
1 扩链剂对聚氨酯材料的作用了解扩链剂对聚氨酯材料的作用是我们使用扩链剂的前提,也是我们研究不同扩链剂对聚氨酯注浆材料的基础。
扩链剂能实现聚氨酯分子链的延伸和扩展,对聚氨酯材料的作用主要有以下三种:第一,低分子扩链剂能迅速促进聚氨酯反应体系的扩链和交联,加速聚氨酯注浆材料的加固,缩短生产周期;第二,扩链剂的分子量都普遍不高,活性较高,能提高聚氨酯注浆材料的几率,加速反应体系的反应速度,不同的扩链剂能根据需要可适度调节聚氨酯的粘度等工艺参数;第三,扩链剂不仅能实验聚氨酯分子链的延伸和扩展,还能将本身所具有的某些特质作用在聚氨酯主链中,从而影响聚氨酯的某些性能。
2 擴链剂的分类随着科技的快速发展,聚氨酯的应用也在高速发展,为满足各种生产的需求,聚氨酯的种类越来越多,功能也更细化,那么作为在合成聚氨酯过程中有重要作用的扩链剂,其种类也随之增多。
聚氨酯硬段与软缎的制备及应用1. 引言聚氨酯是一种具有广泛应用前景的高分子材料,其在工业制造、建筑材料、汽车制造等领域都有重要的应用。
聚氨酯的性能可以通过调控其化学结构来实现,其中硬段和软缎的设计与选择对聚氨酯材料的性能具有重要影响。
本文将介绍聚氨酯硬段与软缎的制备方法以及扩链剂的应用。
2. 聚氨酯硬段的制备聚氨酯硬段是指聚合物链中具有高硬度和高强度的部分。
硬段的选择和设计可以通过选择合适的原料和反应条件来实现。
2.1 原料选择聚氨酯硬段的制备通常使用异氰酸酯和多元醇作为原料。
常用的异氰酸酯有二苯甲酮异氰酸酯(MDI)和己二酸二酯酸酯(HDI)等。
多元醇的选择包括聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚醚酯多元醇等。
2.2 反应条件聚氨酯硬段的制备通常采用反应缩聚法。
将异氰酸酯和多元醇按一定比例混合,加入催化剂和稳定剂,在适当的温度下进行反应。
反应温度和时间的选择对聚氨酯硬段的性能具有重要影响。
2.3 聚氨酯硬段的性能聚氨酯硬段具有高硬度、高强度、耐磨损等特点,适用于制造高强度材料和耐磨件。
例如,聚氨酯硬段可以用于制备高强度的弹性体,用于汽车悬挂系统和工程机械的减震器等。
3. 聚氨酯软缎的制备聚氨酯软缎是指聚合物链中具有柔软性和弹性的部分。
软缎的选择和设计可以通过选择合适的原料和反应条件来实现。
3.1 原料选择聚氨酯软缎的制备通常使用异氰酸酯和多元醇作为原料。
常用的异氰酸酯有二苯甲酮异氰酸酯(MDI)和己二酸二酯酸酯(HDI)等。
多元醇的选择包括聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚醚酯多元醇等。
3.2 反应条件聚氨酯软缎的制备通常采用反应缩聚法。
将异氰酸酯和多元醇按一定比例混合,加入催化剂和稳定剂,在适当的温度下进行反应。
反应温度和时间的选择对聚氨酯软缎的性能具有重要影响。
3.3 聚氨酯软缎的性能聚氨酯软缎具有柔软性、弹性和耐疲劳等特点,适用于制造柔软的材料和弹性体。
例如,聚氨酯软缎可以用于制备柔软的密封材料,用于汽车门窗密封条等。
一种新的扩链剂在P—2500高聚合度的PVC树脂生产中的应用贸总公司生产的过滤棉已三个多月了,混合气体含水量仍为0.03左右.远远低于工艺要求的含水量,预计可以使用6~10个月3建避几年来.混合气体脱水效果不好,一直是围扰分厂,车间的一大难题,分厂,车间多次派人到四川,江苏等地调研,监制,但都没有取得较好的效果此次天化天达工贸总公司依托天化多年生产经验和技术优势,研制出新的配方,特制专用过滤棉新产品,并在合成车间试用成功,特建议在同行业推广使用一种新的扩链剂在P一25oo高聚合度PVC树脂l一生产中的应用河南新乡树脂厂郭新杨海波清泉—一,——一下殴;jD摘要总结了一种新扩链剂异氰脲酸三烯酯乳液在高聚合度树脂l,2500生产中的应用.采用该扩链剂可明显提高反应温度,缩短反应时间,聚合更易控制. Iz5oo高聚合度Pvc衙脂与普通PVC树脂相比具有:拉伸强度大,伸长率高,耐疲劳,耐磨耗,耐候性,耐油性,耐寒性.耐溶剂性,耐奥氧性优异,制品硬度随温度变化小,肄有压缩永久变形性,回弹性好等优点.固而具有广阔的应用前景,特别是在"以塑代豫"方面得到了广泛的开发利用.据有关资料介绍,近几年来我国先后已有8家l'Vc生产厂家相继开发生产,河南新乡讨脂厂于l992年3月完成丁P2500 PVC树脂的试生产研究,并投入批量生产. 其产品深受用户好评.但由于采用低温法聚台工艺(控温39.5('~40().其温度控制难度比较犬聚台时间比较K(一般在16个小时五右)严重降低了聚合釜的生产能力,为此我进行丁l25001'VL树脂新生产工艺的歼发研究.经试验.采l罔新型扩链制井峤酸三烯丙酯,可在完全不改变原配方及操作过程的基础上温度在j0(左右聚合,生产出合格的P25O0高聚合度PVC树脂,反应时间缩短至8个小时左右,极大地提高了聚合釜的生产能力.1试验过程13.5m不锈钢釜:7,897m搪瓷釜:】2,3,412主要原辅材料(1)扩链剂:北京水滨科技中心生产,主要性能见表1.(2)其它原辅材料分散剂HIMC65Rr50山东瑞泰分散剂PV AKH~20日本引发剂EHP60天津阻聚液KZ液{o北京永滨科技中心第1剐聚簸乙烯l998正表1扩链剂特性表l】化学靠补脱iL杖慨协可溶.1JJ=贮存最件异氰脲酸三二烯睹乳白色社撕液体"的水乳液可均匀甘敬'j'小溶液po~aoC避光l!===牟13基表配方(见表2)表2基本配方『1VCM软水PV AHIMCEHPKz催碱液【4试验过程在j升小釜试验基础上,进行7m=釜大釜试验操作条件按我厂s(r2型条件,采用传统的加料方式,先将釜内加水然后加入扩链剂乳液,搅拌一下,使之均匀分散于水中,静止一下,再加入其它助剂上釜盖抽真空,加单体,冷搅30分钟,升温至控制温度聚合用量.316458.o]0Oi0.03适i若f2结果与讨论7—3987—397一lO08—4028一{038一llI|9—39a9—39]一3l21—332—3ll11—3_1]3—31]3一业!I一!UnI一!7O{70{70460.80.460480.460480.S10.190{9019U8u.4806(1)由表3可以看出,备釜牯数参差不齐,忽高忽低,据分析可能与加八的扩链制有效戚份量有关,试验中发现由于扩链制在仓库中薛放时间过长.造成同f1芟分离,出现沉降现象,开路加时未摇匀第一大壶(20kg)直接圄入小壶称量直至第一大壶用完才发现上而稀下面稠,由于依次加八的扩链剂有效成倚量逐渐变大f从7—308釜到一_{l0釜)出级域蹿f雩}嘲衄峨缎m啦缱绒诹馘戗缎删剐~一一~~卜行瑁趴趴"耻舯"啪m拼㈨mⅢ兰三三曼~川咖叫㈣一~川一00mO0mmOmm..m.=三¨儿H扣蜘虾【二l_二ml曼蛐第1甥聚乙烯1998生现粘数依次变大如下:7—3987月10日】0:O0进料粘数1j0 22307且10口]0:4O进料粘数1613—3917月10目13:O0进料粘数1718~4027月】0日14;O0进料粘数173 1—3127月tO日18:90进料粘数173 9—3937月10目20:o.进料粘数250嗾部牯稠灌)由于7398釜所加扩链剂最稀,可能造成其粘数鼎低,前面几釜加20kg(剩0.5kg稠液)后.另~壶加时先摇匀后再称,情况有所改善.后面几釜粘数除8—403(257)特别异常外,其余变化不大.基本舍乎委求.大釜加入量基本台适.小釜加入0.】15稍过量.另外从表0可以看出,生产I2500树脂,7m釜扩链剂用量略低于13.5m.釜.这可能与釜的内在结构有关,有待于进一步验证. (2)由表可知,微机控制的13.5m.釜的反应时间大都在8~9小时之间,而人工控制的7m小釜夫部在11小时左右.其原因是两种釜的自身特性不同,造成传热效果不同所至.(3)由表3可以看出,使用该扩链剂树脂的其它指标无不良影响(4)与不添加扩链剂的对比(见表4).表4相同聚合温度的聚合批8—39i8j0.17—3877—399§一3799一JI 由表4对比可以看出:在同一温度下聚台.使用该扩链刺将明显增大PVC树脂的分子量表5不同聚合温度生产P9500树脂由衷5可看出.添加扩链剂可以明显提高P一2500的聚合温度.实现在正常温度下的聚合.从而使反应更易控制,聚台时间比采用低温法明显缩短(j)扩链剂的作用机理浅析扩链剂的分子上有三个双键,这三个双键在聚合时相互不受影响.由于该扩链剂为40的水乳液,在PVC悬浮聚台体系中容易分散.悬浮聚台的氯乙烯油滴为100~200~*, 而每个扩链剂的油滴粒径为1左右,在搅拌情况下,氯乙烯油滴与扩链剂油滴不断碰撞, 每个氯乙烯油滴可获得1000个左右扩链剂的小油滴.在引发剂的作用下氯乙烯及扩链剂发生自由基聚合,由于VC单体浓度远远高于1x10级的扩链剂,围此聚台反应是在VCM之间进行,即主要是均聚反应,均匀分散在VCM相中的极微量扩链剂在一定条件下三个双键各自参加反应,形成具有一定支链度的分子量远大于同温度下VCM均聚物的更高分子量的PVC,控制扩链剂舔加量和聚合温度,即可控制PVC树脂的分子量. 达到在合适的聚台温度下生产P9500树脂而缩短聚合反应时间的目的3结论(1)从试生产的结果看,采用添加适量新型扩链剂异氰啄酸三稀丙酯的方法可以在完全不改变原配方及操作过程的基础上,在温度50C左右聚合,生产出合格的P一2500高聚合度PVC树脂.一17。
巴斯夫ADR扩链剂用在聚乳酸的扩链效果以及应用目前国内外生产的PLA最普遍的问题是分子量较低,主要原因是丙交酯的纯度过低,制不成纯度达到99.5%L-乳酸,造成机械性能不好;另一个情况是由于聚乳酸分子两端分别含有-COOH和-OH 吸水基团,在开放式的加工中不可避免的吸收水分,根据调查发现在PLA含水量达不到200ppm的情况下,PLA的性能下降的主要原因是水分降解,热氧降解因素是较次要的。
一、PLA水分降解含湿量和PLA降解的平衡关系如下:图1图1 含湿量和PLA降解的平衡关系如果含湿量变化,Mw和产品性能也发生变化;每次挤出或注塑加工时水解作用都使PLA降解。
二、ADR 扩链剂对PLA 分子量的影响根据ADR 扩链剂的扩链原理,PLA 在扩链后提高了其本身的分子量(分子链增长),其必然结果会造成-COOH 和-OH 吸水基团减少而降低其吸水率。
扩链剂有助于降低由于Mw 减少而导致的性能下降。
PLA 使用ADR 改性后分子量增加,BASF 的试验结果已经证明。
ADR 含量对PLA 分子量的影响如下图所示:图2图2 ADR 含量对PLA 分子量的影响ADR-4368C/CS 和ADR-4370S 通过支化反应最大限度的提高分子量以适应高融体强度的应用,适用于吹塑薄膜、片材和低密度发泡;ADR-4300和ADR-4385通过适度的支化反应提高分子量以适应高速加工应用,适用于条带、低密度发泡、单向和双向拉伸薄膜;ADR-4380通过主链和低支化扩链来获得流变和机械性能的理想平衡,适用于高密度发泡、片材、长条物品、纤维(短纤维、单丝)等。
0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0Product Mw vs Joncryl ADR Concentration for PLA(NW 6300D/ADR processed @ 220*C, 9 min RT)Joncryl ADR Concentration (% w/w)F i n a l M w a f t e r P r o c e s s i n g三、ADR扩链剂改性PLA的性能⑴剪切速率对PLA粘度的影响剪切速率对PLA粘度的影响如图3所示。