Карбоксильные гидрофильные удлинители цепи ДМБА и ДМПА.

Предисловие

В производстве полиуретана на водной основе карбоновая кислота в качестве анионного гидрофильного удлинителя цепи представляет собой разновидность карбоновой кислоты с диолом, которая широко используется благодаря своей уникальной молекулярной структуре и отличным характеристикам продукта.
Удлинитель цепи типа карбоновой кислоты в основном включает 2,2-дигидроксиметилпропионовую кислоту (ДМПА) и 2,2-дигидроксиметилмасляную кислоту (ДМБА).Это уникальная многофункциональная блокированная молекула диола с гидроксильными и карбоксильными группами.После нейтрализации щелочью свободная кислотная группа может активно улучшать водорастворимость или дисперсионные характеристики смолы;Введены полярные группы для улучшения адгезии покрытий и красящих свойств синтетических волокон;Повысить растворимость покрытия в щелочи.Его можно наносить на водорастворимую полиуретановую систему, водорастворимую алкидную и полиэфирную смолу, эпоксидно-эфирное покрытие, полиуретановый эластомер и порошковое покрытие.
Его также можно использовать в химических материалах для кожи, жидких кристаллах, чернилах, пищевых добавках и клеящих химикатах, особенно в производстве водоэмульсионного полиуретана и средств для отделки кожи.Это не только удлинитель цепи, но и хороший самоэмульгирующийся агент для полиуретана, который может значительно улучшить стабильность полиуретанового водного лосьона, поэтому он широко используется.

Преимущества использования дигидроксиметилкарбоновой кислоты

Водный полиуретановый лосьон обычно вводит гидрофильный агент в молекулярную цепь полиуретана, затем нейтрализуется щелочью с образованием соли и диспергируется в деионизированной воде путем механического перемешивания с образованием полиуретанового водного лосьона.
В полиуретанах на водной основе в основном используются три типа гидрофильных агентов: анионные, катионные и неионные.Анионный тип в основном включает: 2,2-дигидроксиметилпропионовую кислоту, 2,2-дигидроксиметилмасляную кислоту, винную кислоту, бутандиолсульфонат, этилендиаминэтансульфонат натрия, глицерин и малеиновый ангидрид;Катионный тип в основном включает: метилдиэтаноламин, триэтаноламин и т.д.;Неионный тип в основном включает оксид полиэтилена с концевыми гидроксильными группами.
Содержание неионного гидрофильного агента, такого как полиэтиленоксид, должно быть очень высоким, чтобы дисперсия была стабильной.Полиуретановая смола на водной основе, изготовленная из гидроксиполиоксиэтиленового эфира в качестве гидрофильной группы, обладает хорошей устойчивостью к электролиту, но водостойкость пленки очень низкая, поэтому она нецелесообразна;
Катионный гидрофильный агент, такой как аддукт этилендиамин-натрий-акрилата, в качестве гидрофильного соединения делает всю реакционную систему щелочной.Существует не только быстрая реакция между группой -NH2 и группой -NCO, но также реакция между группой -NCO и -nhcoo.Поэтому реакцию трудно контролировать, и ее легко превратить в гель.Кроме того, приготовленный лосьон имеет крупные частицы и плохую пленкообразующую водостойкость, поэтому его нельзя использовать в промышленности;
Дигидроксиметилкарбоновая кислота в анионной форме содержит две гидроксильные группы и также действует как удлинитель цепи.Эта двойная роль дает ему большие преимущества при приготовлении самоэмульгирующегося лосьона Pu.При синтезе карбамата он делает реакционную систему кислой.В кислых условиях реакция между -NCO и -OH протекает слабо, тогда как -nhcoo- не участвует в реакции и не вызывает гелеобразования.Кроме того, диметилолкарбоновая кислота также действует как удлинитель цепи, так что гидрофильная группа (т.е. карбоксильная группа) расположена в сегменте макромолекулярной цепи.Используя третичный амин в качестве нейтрализующего агента, можно получить водную полиуретановую смолу с превосходной стабильностью и превосходной пленкообразующей стойкостью к воде и растворителям.Дигидроксиметилкарбоновая кислота является лучшим гидрофильным соединением, широко используемым при получении полиуретановой смолы на водной основе.

2,2-дигидроксиметилпропионовая кислота (ДМПА) и 2,2-дигидроксиметилмасляная кислота (ДМБА)

Среди двух видов дигидроксиметилкарбоновых кислот 2,2-дигидроксиметилпропионовая кислота использовалась в течение длительного времени и является гидрофильным удлинителем цепи, широко используемым в настоящее время.Хотя он имеет много преимуществ, он также имеет много недостатков, в основном из-за его высокой температуры плавления (180-185 ℃), которую трудно нагревать и плавить, что требует добавления органических растворителей, таких как N-метилпирролидон (NMP), н-диметиламид (ДМФ), ацетон и др., тогда как НМП имеет высокую температуру кипения, которую трудно удалить после приготовления ВСУ.Кроме того, ДМПА имеет малую растворимость в ацетоне, и в процессе синтеза необходимо добавлять большое количество ацетона.Процесс удаления кетонов не только расходует энергию, но и создает риски для безопасности.Следовательно, использование 2,2-дигидроксиметилпропионовой кислоты не только требует больших затрат энергии, но также легко приводит к образованию органических остатков в продукте.
По сравнению с 2,2-дигидроксиметилпропионовой кислотой 2,2-дигидроксиметилмасляная кислота имеет следующие преимущества:
1. Обладает лучшей растворимостью в органических растворителях.В следующей таблице показаны данные о растворимости ДМБА и ДМПА при различных температурах и растворителях;
Данные о растворимости ДМБА и ДМПА при различных температурах и растворителях:

Растворимость: единица измерения: г/100 г растворителя
Растворимость в воде: 48% для ДМБА и 12% для ДМПА.

2. Высокая скорость реакции, высокая скорость реакции и низкая температура реакции.Например, время реакции для синтеза полиуретанового форполимера короткое, обычно всего 50-60 минут, тогда как ДМПА занимает 150-180 минут;
3. Он используется для полиуретанового лосьона на водной основе с более мелким размером частиц и узким распределением;
4. Низкая температура плавления, 108-114 ℃;
5. Разнообразие составов позволяет сократить использование растворителей, тем самым снижая стоимость растворителей и обработки сточных вод;
6. Может использоваться для приготовления полиуретановых и полиэфирных систем, полностью не содержащих растворителей;
В реальном процессе синтеза не нужно потреблять какой-либо растворитель.Полученный лосьон имеет хорошие эксплуатационные характеристики и отличные механические свойства пленки, что не только сокращает время реакции, снижает потребление энергии, но и экономит энергию.Таким образом, 2,2-дигидроксиметилмасляная кислота является наиболее известным гидрофильным соединением.