Carboxylische hydrophile Kettenverlängerer DMBA und DMPA.

Vorwort

Bei der Herstellung von Polyurethan auf Wasserbasis ist Carbonsäure als anionischer hydrophiler Kettenverlängerer eine Art Carbonsäure mit Diol, die aufgrund ihrer einzigartigen Molekülstruktur und hervorragenden Produktleistung weit verbreitet ist.
Kettenverlängerer vom Carbonsäuretyp schließen hauptsächlich 2,2-Dihydroxymethylpropionsäure (DMPA) und 2,2-Dihydroxymethylbuttersäure (DMBA) ein.Es ist ein einzigartiges multifunktionelles blockiertes Diolmolekül mit sowohl Hydroxyl- als auch Carboxylgruppen.Nach der Neutralisation mit Alkali kann die freie Säuregruppe die Wasserlöslichkeit oder das Dispergierverhalten des Harzes aktiv verbessern;Polare Gruppen wurden eingeführt, um die Haftung von Beschichtungen und die Färbeeigenschaften von synthetischen Fasern zu verbessern;Erhöhen Sie die Alkalilöslichkeit der Beschichtung.Es kann auf wasserlösliches Polyurethansystem, wasserlösliches Alkydharz und Polyesterharz, Epoxidesterbeschichtung, Polyurethanelastomer und Pulverbeschichtung aufgetragen werden.
Es kann auch in Lederchemikalien, Flüssigkristallen, Tinten, Lebensmittelzusatzstoffen und Klebstoffchemikalien verwendet werden, insbesondere bei der Herstellung von Wasseremulsionspolyurethan und Lederveredelungsmitteln.Es ist nicht nur ein Kettenverlängerer, sondern auch ein gutes Selbstemulgiermittel für Polyurethan, das die Stabilität von Polyurethan-Wasserlotionen erheblich verbessern kann und daher weit verbreitet ist.

Vorteile der Verwendung von Dihydroxymethylcarbonsäure

Wässrige Polyurethan-Lotion führt üblicherweise ein hydrophiles Mittel in die Polyurethan-Molekülkette ein, neutralisiert dann mit Alkali, um Salz zu bilden, und dispergiert in deionisiertem Wasser durch mechanisches Rühren, um wässrige Polyurethan-Lotion zu bilden.
Es gibt hauptsächlich drei Arten von hydrophilen Mitteln, die in wässrigen Polyurethanen verwendet werden: anionische, kationische und nichtionische.Der anionische Typ umfasst hauptsächlich: 2,2-Dihydroxymethylpropionsäure, 2,2-Dihydroxymethylbuttersäure, Weinsäure, Butandiolsulfonat, Natriumethylendiaminethansulfonat, Glycerin und Maleinsäureanhydrid;Der kationische Typ umfasst hauptsächlich: Methyldiethanolamin, Triethanolamin usw.;Der nicht-ionische Typ umfasst hauptsächlich Polyethylenoxid mit endständigem Hydroxyl.
Der Gehalt an nichtionischem Hydrophilierungsmittel wie Polyethylenoxid muss sehr hoch sein, um die Dispersion stabil zu machen.Das aus Hydroxylpolyoxyethylenether als hydrophile Gruppe hergestellte Polyurethanharz auf Wasserbasis hat eine gute Elektrolytbeständigkeit, aber die Wasserbeständigkeit des Films ist sehr schlecht, so dass es nicht praktikabel ist;
Kationisches hydrophiles Mittel, wie beispielsweise Ethylendiamin-Natriumacrylat-Addukt, macht als hydrophile Verbindung das gesamte Reaktionssystem alkalisch.Es findet nicht nur eine schnelle Reaktion zwischen - NH2-Gruppe und - NCO-Gruppe statt, sondern auch eine Reaktion zwischen - NCO-Gruppe und - nhcoo.Daher ist die Reaktion schwierig zu kontrollieren und leicht zu gelieren.Darüber hinaus hat die hergestellte Lotion grobe Teilchen und eine schlechte filmbildende Wasserbeständigkeit, so dass sie in der Industrie nicht verwendet werden kann;
Die Dihydroxymethylcarbonsäure in anionischer Form enthält zwei Hydroxylgruppen und wirkt auch als Kettenverlängerer.Diese Doppelrolle zeigt große Vorteile bei der Herstellung von selbstemulgierenden Pu-Lotionen.Während der Synthese von Carbamat macht es das Reaktionssystem sauer.Unter sauren Bedingungen ist die Reaktion zwischen – NCO und – Oh mild, während – nhcoo – nicht an der Reaktion teilnimmt und kein Gel verursacht.Außerdem wirkt Dimethylolcarbonsäure auch als Kettenverlängerer, so dass sich die hydrophile Gruppe (dh Carboxylgruppe) im makromolekularen Kettensegment befindet.Unter Verwendung von tertiärem Amin als Neutralisationsmittel kann ein wässriges Polyurethanharz mit ausgezeichneter Stabilität und ausgezeichneter filmbildender Wasser- und Lösungsmittelbeständigkeit hergestellt werden.Dihydroxymethylcarbonsäure ist die beste hydrophile Verbindung, die weit verbreitet bei der Herstellung von Polyurethanharzen auf Wasserbasis verwendet wird.

2,2-Dihydroxymethylpropionsäure (DMPA) und 2,2-Dihydroxymethylbuttersäure (DMBA)

Unter den zwei Arten von Dihydroxymethylcarbonsäuren wird 2,2-Dihydroxymethylpropionsäure seit langem verwendet und ist ein derzeit weit verbreitetes hydrophiles Kettenverlängerungsmittel.Obwohl es viele Vorteile hat, hat es auch viele Nachteile, hauptsächlich aufgrund seines hohen Schmelzpunkts (180-185 ℃), der schwer zu erhitzen und zu schmelzen ist, was die Zugabe von organischen Lösungsmitteln wie N-Methylpyrrolidon (NMP) erfordert. n N-Dimethylamid (DMF), Aceton usw., während NMP einen hohen Siedepunkt hat, der nach der Herstellung von APU schwierig zu entfernen ist.Darüber hinaus hat DMPA eine geringe Löslichkeit in Aceton, und im Syntheseverfahren muss eine große Menge Aceton zugesetzt werden.Der Ketonentfernungsprozess verschwendet nicht nur Energie, sondern bringt auch Sicherheitsrisiken mit sich.Daher ist die Verwendung von 2,2-Dihydroxymethylpropionsäure nicht nur hoch im Energieverbrauch, sondern verursacht auch leicht organische Rückstände im Produkt.
Gegenüber 2,2-Dihydroxymethylpropionsäure hat 2,2-Dihydroxymethylbuttersäure folgende Vorteile:
1. Es hat eine bessere Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln.Die folgende Tabelle zeigt die Löslichkeitsdaten von DMBA und DMPA in verschiedenen Temperaturen und Lösungsmitteln;
Löslichkeitsdaten von DMBA und DMPA in verschiedenen Temperaturen und Lösungsmitteln:

Löslichkeit: Einheit: g / 100g Lösungsmittel
Löslichkeit in Wasser: 48 % für DMBA und 12 % für DMPA.

2. Hohe Reaktionsgeschwindigkeit, schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und niedrige Reaktionstemperatur.Beispielsweise ist die Reaktionszeit zum Synthetisieren von Polyurethan-Prepolymer kurz, im Allgemeinen nur 50–60 Minuten, während DMPA 150–180 Minuten benötigt;
3. Es wird für wässrige Polyurethan-Lotionen mit feinerer Partikelgröße und enger Verteilung verwendet;
4. Niedriger Schmelzpunkt, 108-114 ℃;
5. Die Vielfalt der Formeln kann die Verwendung von Lösungsmitteln verringern, wodurch die Kosten für Lösungsmittel und Abfallflüssigkeitsbehandlung verringert werden;
6. Es können völlig lösemittelfreie Polyurethan- und Polyestersysteme hergestellt werden;
Im eigentlichen Syntheseprozess muss kein Lösungsmittel verbraucht werden.Die hergestellte Lotion hat eine gute Leistung und hervorragende mechanische Eigenschaften des Films, was nicht nur die Reaktionszeit verkürzt, den Energieverbrauch senkt, sondern auch Energie spart.Daher ist 2,2-Dihydroxymethylbuttersäure die bekannteste hydrophile Verbindung.