Extensori de lanț hidrofil carboxilic DMBA și DMPA.

Prefaţă

În producția de poliuretan pe bază de apă, acidul carboxilic ca extintor de lanț hidrofil anionic este un fel de acid carboxilic cu diol, care a fost utilizat pe scară largă pentru structura sa moleculară unică și performanța excelentă a produsului.
Extensorul de lanț de tip acid carboxilic include în principal acid 2,2-dihidroximetilpropionic (DMPA) și acid 2,2-dihidroximetilbutiric (DMBA).Este o moleculă de diol blocată multifuncțională unică cu atât grupări hidroxil, cât și carboxil.După neutralizarea cu alcali, gruparea acidă liberă poate îmbunătăți în mod activ solubilitatea în apă sau performanța de dispersie a rășinii;Au fost introduse grupuri polare pentru a îmbunătăți aderența acoperirilor și proprietățile de vopsire ale fibrelor sintetice;Creșteți solubilitatea în alcalii a acoperirii.Poate fi aplicat pe sisteme poliuretanice solubile în apă, rășini alchidice și rășini poliester solubile în apă, acoperire cu epoxi ester, elastomer poliuretanic și acoperire cu pulbere.
Poate fi folosit și în materiale chimice din piele, cristale lichide, cerneluri, aditivi alimentari și substanțe chimice adezive, în special la fabricarea poliuretanului cu emulsie în apă și a agenților de finisare a pielii.Nu este doar un prelungitor de lanț, ci și un bun agent autoemulsionant pentru poliuretan, care poate îmbunătăți foarte mult stabilitatea loțiunii de apă poliuretanică, deci este utilizat pe scară largă.

Avantajele utilizării acidului dihidroximetil carboxilic

Loțiunea poliuretanică apoasă introduce de obicei agent hidrofil în lanțul molecular al poliuretanului, apoi se neutralizează cu alcalii pentru a forma sare și se dispersează în apă deionizată prin agitare mecanică pentru a forma loțiune apoasă poliuretanică.
Există în principal trei tipuri de agenți hidrofili utilizați în poliuretanul pe bază de apă: anionici, cationici și neionici.Tipul anionic include în principal: acid 2,2-dihidroximetilpropionic, acid 2,2-dihidroximetilbutiric, acid tartric, butandiol sulfonat, etilendiaminetansulfonat de sodiu, glicerol şi anhidridă maleică;Tipul cationic include în principal: metildietanolamină, trietanolamină etc;Tipul neionic include în principal oxid de polietilenă terminat cu hidroxil.
Conținutul de agent hidrofil neionic, cum ar fi oxidul de polietilenă, trebuie să fie foarte mare pentru a face dispersia stabilă.Rășina poliuretanică pe bază de apă făcută din hidroxil polioxietilen eter ca grup hidrofil are o rezistență bună la electroliți, dar rezistența la apă a filmului este foarte slabă, deci nu este practică;
Agentul hidrofil cationic, cum ar fi aductul de etilendiamină acrilat de sodiu, ca compus hidrofil, face întregul sistem de reacție alcalin.Nu există doar o reacție rapidă între grupa - NH2 și grupa - NCO, ci și o reacție între gruparea - NCO și -nhcoo.Prin urmare, reacția este greu de controlat și este ușor de gelificat.În plus, loțiunea preparată are particule grosiere și rezistență slabă la apă care formează peliculă, deci nu poate fi utilizată în industrie;
Acidul dihidroximetil carboxilic în formă anioică conține două grupări hidroxil și acționează, de asemenea, ca un prelungitor de lanț.Acest rol dublu îl face să prezinte mari avantaje în prepararea loțiunii Pu autoemulsionante.În timpul sintezei carbamatului, sistemul de reacție este acid.În condiții acide, reacția dintre - NCO și - Oh este ușoară, în timp ce - nhcoo - nu participă la reacție și nu va provoca gel.În plus, acidul dimetilol carboxilic acționează și ca un prelungitor al lanțului, astfel încât gruparea hidrofilă (adică gruparea carboxil) este situată în segmentul de lanț macromolecular.Folosind amine terțiare ca agent de neutralizare, poate fi preparată o rășină poliuretanică apoasă cu stabilitate excelentă și rezistență excelentă la apă și solvenți care formează film.Acidul dihidroximetil carboxilic este cel mai bun compus hidrofil utilizat pe scară largă în prepararea rășinii poliuretanice pe bază de apă.

Acid 2,2-dihidroximetilpropionic (DMPA) și acid 2,2-dihidroximetilbutiric (DMBA)

Printre cele două tipuri de acizi dihidroximetil carboxilici, acidul 2,2-dihidroximetil propionic a fost utilizat de mult timp și este un extintor de lanț hidrofil utilizat pe scară largă în prezent.Deși are multe avantaje, are și multe dezavantaje, în principal datorită punctului său de topire ridicat (180-185 ℃), care este dificil de încălzit și topit, ceea ce necesită adăugarea de solvenți organici precum N-metilpirolidona (NMP), n N-dimetilamidă (DMF), acetonă etc., în timp ce NMP are un punct de fierbere ridicat, care este greu de îndepărtat după prepararea APU.Mai mult, DMPA are o solubilitate mică în acetonă și o cantitate mare de acetonă trebuie adăugată în procesul de sinteză.Procesul de îndepărtare a cetonelor nu numai că risipește energie, dar aduce și riscuri de siguranță.Prin urmare, utilizarea acidului 2,2-dihidroximetilpropionic nu este doar un consum ridicat de energie, ci și ușor de provocat reziduuri organice în produs.
Comparativ cu acidul 2,2-dihidroximetil propionic, acidul 2,2-dihidroximetilbutiric are următoarele avantaje:
1. Are o solubilitate mai bună în solvenți organici.Următorul tabel prezintă datele de solubilitate ale DMBA și DMPA în diferite temperaturi și solvenți;
Date de solubilitate ale DMBA și DMPA în diferite temperaturi și solvenți:

Solubilitate: unitate: g / 100g solvent
Solubilitate în apă: 48% pentru DMBA și 12% pentru DMPA.

2. Viteză mare de reacție, viteză de reacție rapidă și temperatură scăzută de reacție.De exemplu, timpul de reacție pentru sintetizarea prepolimerului poliuretanic este scurt, în general doar 50-60 minute, în timp ce DMPA durează 150-180 minute;
3. Este utilizat pentru loțiune poliuretanică pe bază de apă, cu particule mai fine și distribuție îngustă;
4. Punct de topire scăzut, 108-114 ℃;
5. Diversitatea formulelor poate reduce utilizarea solvenților, reducând astfel costul solvenților și tratarea lichidelor reziduale;
6. Poate fi folosit pentru a prepara sisteme poliuretanice și poliester complet fără solvenți;
În procesul de sinteză propriu-zis, nu trebuie să consume niciun solvent.Loțiunea produsă are performanțe bune și proprietăți mecanice excelente ale peliculei, care nu numai că scurtează timpul de reacție, reduce consumul de energie, dar și economisește energie.Prin urmare, acidul 2,2-dihidroximetilbutiric este cel mai cunoscut compus hidrofil.