Carboxylische hydrofiele ketenverlengers DMBA en DMPA.

Voorwoord

Bij de productie van watergedragen polyurethaan is carbonzuur als anionische hydrofiele ketenverlenger een soort carbonzuur met diol, dat veel wordt gebruikt vanwege zijn unieke moleculaire structuur en uitstekende productprestaties.
De ketenverlenger van het carbonzuurtype omvat voornamelijk 2,2-dihydroxymethylpropionzuur (DMPA) en 2,2-dihydroxymethylboterzuur (DMBA).Het is een uniek multifunctioneel geblokkeerd diolmolecuul met zowel hydroxyl- als carboxylgroepen.Na neutralisatie met alkali kan de vrije zuurgroep de wateroplosbaarheid of dispersieprestaties van de hars actief verbeteren;Er werden polaire groepen geïntroduceerd om de hechting van coatings en de verfeigenschappen van synthetische vezels te verbeteren;Verhoog de oplosbaarheid in alkali van de coating.Het kan worden toegepast op in water oplosbaar polyurethaansysteem, in water oplosbare alkydhars en polyesterhars, epoxyestercoating, polyurethaanelastomeer en poedercoating.
Het kan ook worden gebruikt in leerchemische materialen, vloeibare kristallen, inkten, voedseladditieven en lijmchemicaliën, vooral bij de vervaardiging van wateremulsiepolyurethaan en leerafwerkingsmiddelen.Het is niet alleen een ketenverlenger, maar ook een goed zelfemulgerend middel voor polyurethaan, dat de stabiliteit van polyurethaanwaterlotion aanzienlijk kan verbeteren, dus het wordt veel gebruikt.

Voordelen van het gebruik van dihydroxymethylcarbonzuur:

Waterige polyurethaanlotion introduceert gewoonlijk een hydrofiel middel in de moleculaire keten van polyurethaan, neutraliseert vervolgens met alkali om zout te vormen en dispergeert in gedeïoniseerd water door mechanisch roeren om een ​​waterige polyurethaanlotion te vormen.
Er zijn hoofdzakelijk drie soorten hydrofiele middelen die worden gebruikt in watergedragen polyurethaan: anionisch, kationisch en niet-ionisch.Het anionische type omvat hoofdzakelijk: 2,2-dihydroxymethylpropionzuur, 2,2-dihydroxymethylboterzuur, wijnsteenzuur, butaandiolsulfonaat, natriumethyleendiamineethaansulfonaat, glycerol en maleïnezuuranhydride;Het kationische type omvat hoofdzakelijk: methyldiethanolamine, triethanolamine, enz.;Het niet-ionische type omvat voornamelijk polyethyleenoxide met hydroxyleindgroepen.
Het gehalte aan niet-ionisch hydrofiel middel zoals polyethyleenoxide moet zeer hoog zijn om de dispersie stabiel te maken.De watergedragen polyurethaanhars gemaakt van hydroxylpolyoxyethyleenether als hydrofiele groep heeft een goede elektrolytbestendigheid, maar de waterbestendigheid van de film is erg slecht, dus het is niet praktisch;
Kationisch hydrofiel middel, zoals ethyleendiamine-natriumacrylaatadduct, als een hydrofiele verbinding, maakt het hele reactiesysteem alkalisch.Er is niet alleen een snelle reactie tussen - NH2-groep en - NCO-groep, maar ook een reactie tussen - NCO-groep en - nhcoo.Daarom is de reactie moeilijk te beheersen en gemakkelijk te geleren.Bovendien heeft de bereide lotion grove deeltjes en een slechte filmvormende waterbestendigheid, zodat deze niet in de industrie kan worden gebruikt;
Het dihydroxymethylcarbonzuur in de anionische vorm bevat twee hydroxylgroepen en werkt ook als ketenverlenger.Door deze dubbele rol heeft het grote voordelen bij de bereiding van zelfemulgerende Pu-lotion.Tijdens de synthese van carbamaat maakt het het reactiesysteem zuur.Onder zure omstandigheden is de reactie tussen - NCO en - Oh mild, terwijl - nhcoo - niet deelneemt aan de reactie en geen gel zal veroorzaken.Bovendien werkt dimethylolcarbonzuur ook als ketenverlenger, zodat de hydrofiele groep (dwz carboxylgroep) zich in het macromoleculaire ketensegment bevindt.Met tertiair amine als neutralisatiemiddel kan een waterige polyurethaanhars met uitstekende stabiliteit en uitstekende filmvormende water- en oplosmiddelbestendigheid worden bereid.Dihydroxymethylcarbonzuur is de beste hydrofiele verbinding die veel wordt gebruikt bij de bereiding van watergedragen polyurethaanhars.

2,2-dihydroxymethylpropionzuur (DMPA) en 2,2-dihydroxymethylboterzuur (DMBA)

Van de twee soorten dihydroxymethylcarbonzuren wordt 2,2-dihydroxymethylpropionzuur al lange tijd gebruikt en is een hydrofiele ketenverlenger die tegenwoordig veel wordt gebruikt.Hoewel het veel voordelen heeft, heeft het ook veel nadelen, voornamelijk vanwege het hoge smeltpunt (180-185 ℃), dat moeilijk te verwarmen en te smelten is, waarvoor de toevoeging van organische oplosmiddelen zoals N-methylpyrrolidon (NMP), n N-dimethylamide (DMF), aceton, enz., terwijl NMP een hoog kookpunt heeft, dat moeilijk te verwijderen is na bereiding van APU.Bovendien heeft DMPA een kleine oplosbaarheid in aceton en moet er een grote hoeveelheid aceton worden toegevoegd in het syntheseproces.Het ketonenverwijderingsproces verspilt niet alleen energie, maar brengt ook veiligheidsrisico's met zich mee.Het gebruik van 2,2-dihydroxymethylpropionzuur is daarom niet alleen hoog in energieverbruik, maar veroorzaakt ook gemakkelijk organische resten in het product.
In vergelijking met 2,2-dihydroxymethylpropionzuur heeft 2,2-dihydroxymethylboterzuur de volgende voordelen:
1. Het heeft een betere oplosbaarheid in organische oplosmiddelen.De volgende tabel toont de oplosbaarheidsgegevens van DMBA en DMPA bij verschillende temperaturen en oplosmiddelen;
Oplosbaarheidsgegevens van DMBA en DMPA in verschillende temperaturen en oplosmiddelen:

Oplosbaarheid: eenheid: g/100 g oplosmiddel
Oplosbaarheid in water: 48% voor DMBA en 12% voor DMPA.

2. Hoge reactiesnelheid, snelle reactiesnelheid en lage reactietemperatuur.De reactietijd voor het synthetiseren van polyurethaanprepolymeer is bijvoorbeeld kort, in het algemeen slechts 50-60 minuten, terwijl DMPA 150-180 minuten duurt;
3. Het wordt gebruikt voor watergedragen polyurethaanlotion met fijnere deeltjesgrootte en smalle distributie;
4. Laag smeltpunt, 108-114 ℃;
5. De diversiteit aan formules kan het gebruik van oplosmiddelen verminderen, waardoor de kosten van oplosmiddelen en de behandeling van afvalvloeistoffen worden verlaagd;
6. Het kan worden gebruikt om volledig oplosmiddelvrije polyurethaan- en polyestersystemen te bereiden;
In het eigenlijke syntheseproces hoeft het geen oplosmiddel te verbruiken.De geproduceerde lotion heeft goede prestaties en uitstekende mechanische eigenschappen van de film, wat niet alleen de reactietijd verkort, het energieverbruik vermindert, maar ook energie bespaart.Daarom is 2,2-dihydroxymethylboterzuur de bekendste hydrofiele verbinding.