无溶剂聚氨酯缔合增稠剂的合成与性能研究

以相对分子质量为2000~10000的聚乙二醇和己二异氰酸酯(HDI)为原料,异构十六醇为封端剂,在无溶剂添加的情况下,使用相同工艺合成了一系列聚氨酯缔合增稠剂。探究了不同相对分子质量聚乙二醇及配比因素对涂料增稠效果的影响。结果表明,在无溶剂添加的情况下,成功合成了多款具有较好增稠效果和良好触变性的聚氨酯缔合增稠剂;聚氨酯缔合增稠剂的增稠效率受到聚乙二醇相对分子质量的大小、封端效率以及相同固含量下疏水链段数量的综合影响;以PEG2000为原料合成的HEUR-2-1是一款环保的高黏高触变性的无溶剂聚氨酯缔合增稠剂。

缔合增稠剂的制法及影响增稠效果的因素

缔合增稠剂是近年来出现的一种新型增稠剂,因其在水溶液中具有类似表面活性剂的性质以及其独特的 增稠作用机理,使其表现出特殊的性质与行为。文中对缔合增稠剂的作用机理、制备方法进行了系统的阐述,着重介 绍了影响缔合增稠剂的增稠效果以及缔合增稠剂与水性涂料中其他组分的相互作用,并指出了缔合增稠剂的发展方 向。

聚氨酯缔合增稠剂的结构对其流变学行为影响的研究

采用异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇为原料,以三羟甲基丙烷为扩链剂、正十六醇为封端剂合成了3种不同结构的聚氨酯缔合增稠剂(HEUR)IP-C、IP-C-T和IP-T-C。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)证明了反应的发生。采用应力控制型流变仪对HEUR在水相与乳液体系中的流变行为进行了研究。结果表明:3种HEUR都具有明显的增稠和触变性能,高剪切时出现明显的剪切变稀现象。相比与线性结构的IP-C,含星型和支化结构的IP-C-T与IP-T-C由于能在水相和乳液中形成更为完善和稳定的疏水缔合网络,增稠效果更佳,而IP-T-C由于其结构中含有更多的支化结构因此增稠效果最佳。将增稠剂应用于乳液时,IP-C-T和IP-T-C的贮能模量(G')均大于损耗模量(G″),表现出了明显的粘性行为,这表明星型和支化结构的HEUR在疏水缔合增稠剂领域应用前景较佳。

聚氨酯缔合增稠剂增稠机理及增稠效果研究进展

聚氨酯缔合增稠剂以其优异的增稠效果和顺应环保的特性而在涂料工业中得到迅速发展,其特殊的亲水疏水链段的共同作用,在乳液中形成缔合网络结构,大大提高了其增稠效果。另外,增稠剂使用中内部和外部影响因素的变化如分子量的大小、亲水和亲油链段的选择、以及表面活性剂的加入都会影响到其增稠效果。

水性聚氨酯缔合增稠剂的制备及其增稠特性

制备了一种水性聚氨酯缔合增稠剂,并探讨了多种因素对增稠效果的影响。结果表明:异氰酸酯的疏水性和空间位阻影响增稠效率,以六亚甲基二异氰酸酯合成增稠剂的增稠效果,优于异佛尔酮二异氰酸酯和4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯;适量减少亲水链段长度或降低分子质量,可以提高增稠效率。本研究最适分子质量在1万左右时增稠效率最佳,剪切速率、温度和溶剂对增稠效果均有较明显地削弱作用,且有如下规律:低剪切速率区温度影响更为显著;极性较弱的溶剂丁酮比强极性的N,N-二甲基甲酰胺和乙醇的削弱作用更弱;少量HLB值(亲水亲油平衡值)较高的阴离子型表面活性剂十二烷基磺酸钠,会明显削弱增稠效率,而HLB值较低的非离子型OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)则影响不大。

聚氨酯缔合增稠剂流变性能的影响因素研究

研究了增稠剂疏水端基的大小、结构对流变性能以及流变性质的影响,探索了增稠剂分子量与分子量分布状态对流变性能的影响,并研究了不同增稠剂加量条件下,流变曲线的变化。

聚氨酯缔合增稠剂的合成及增稠效果研究

用异佛尔酮二异氰酸酯与聚乙二醇反应得到预聚物,并用长链烷醇封端反应,形成醚键结构的亲水链段以及烷烃结构的亲油链段组成的聚氨酯缔合增稠剂。研究了合成工艺的可行性,以及封端剂、亲水链段长度、分子量及外加表面活性剂等因素对增稠效果的影响。结果表明,封端剂链长的增加和亲水链段的减少均有利于体系增稠,十二烷醇封端的增稠剂分子量控制在8000左右增稠效果最好,而表面活性剂的加入不利于体系的增稠。

PU缔合增稠剂的合成、性质及其应用

论述了PU缔合增稠剂的合成、性质及其应用方法。同时对乳胶涂料中粒子相增稠与水相增稠之间的相互协调作用进行了考察。

聚氨酯缔合增稠剂增稠效果影响因素探讨

聚氨酯缔合增稠剂(HEUR)是一类高效的缔合型增稠剂,其增稠机理是通过疏水缔合作用形成物理网状交联结构。重点讨论了影响聚氨酯缔合增稠剂增稠效果的因素。其内因方面主要有:亲水主链段、末端疏水基团、疏水基团结构、分子量及分子量分布等;外因方面主要有表面活性剂等。

缔合增稠剂

乳胶漆是聚合物和颜料颗粒在水性介质中的分散体。分散体的粘度在分散相总体积为50％以下时,几乎就是介质的粘度,所以不增稠乳胶漆的连续相(水相)是无法施工的。 目前作为乳胶漆的增稠剂大多为水溶的纤维素醚。用它增稠的乳胶漆的流变性如图一所示,从图中可见到,在受到剪切后,粘度迅速下降。为了顾及乳胶漆的“干遮盖力”要求,必须有足够的湿膜厚度,这就需要在高剪切速率下有足够高的粘度。

缔合增稠剂的增稠

缔合增稠剂是具有表面活性的聚合物。常用的是聚乙二醇醚的两端以，酯键各连接一个烷链，称之为亲油改性乙氧基化氨酯（HEUR）。它对乳胶漆的增稠机理与非缔合增稠剂不同。后者是以增大液体动力体积来使水相增稠的，而缔合增稠剂是通过自聚集以及与表面活性剂组成？昆合胶束，颗粒和颜料颗粒上亲油点缔合而使体系增稠的。这些聚集和缔合而形成的结构在剪切下会解开，在剪切力消失后又重新聚集和缔合，恢复了触变性，这是单靠液体动力体积增稠的非缔合增稠剂所没有的。图1是乳胶漆分别用羟乙基纤维素和HEUR调节到90KU后的粘度曲线。从图1中可见：用HEUR增稠的乳胶漆，在高剪切速率下比羟乙基纤维素增稠的有较高的粘度，这将有利于厚涂来补偿干燥后遮盖力的下降；在低剪切速率下有较低的粘度，这将有利于流平。

耐电解质疏水缔合增稠剂的制备

采用反相乳液聚合法,在聚丙烯酸钠的制备工艺基础上合成耐电解质疏水缔合增稠剂,考察了各因素对增稠剂性能的影响,并用红外光谱进行表征。结果表明：疏水单体可有效提高增稠剂的粘度和耐电解质性能。当乳化剂Span80用量为8%（占单体总质量百分比）,丙烯酸单体中和度为80%,交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺的用量为0.15%（占单体总质量百分比）,引发剂用量为0.22%（占单体总质量百分比）,引发剂过硫酸铵和亚硫酸氢钠的比例为2∶1,反应温度为40℃,反应3h时,聚丙烯酸钠3%原糊粘度达13667mPa·s,PVI值为0.26,其粘度保留率为10.5%。再加入复合单体进行改性,当甲基丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸月桂酯单体质量比为1∶3,二者单体用量占总单体质量在4%~5%范围内时,所得耐盐疏水缔合型增稠剂的3%原糊粘度达10667mPa·s,粘度保留率可达40%,优于使用单一的疏水单体。

水性乳液/聚氨酯模型缔合增稠剂的触变性机理

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与聚乙二醇(PEG,分子量为4000,6000和8000)为原料,以直链醇(C12,C14,C16和C18)为封端剂,合成了疏水改性乙氧基化氨基甲酸酯(HEUR),并将其应用于乳液增稠.采用核磁共振波谱(1H NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及凝胶渗透色谱(GPC)表征了HEUR的结构、分子量及其分布,研究了其在水性乳液中的流变行为.研究结果表明,当HEUR封端基团为C14,C16和C18,且质量分数增加到1.0%以上时,增稠的乳液(Latex/HEUR)的流变曲线出现触变环,为触变性流体.当HEUR亲疏水比值(R h)减小时,疏水性增强,触变环向低剪切速率(γ˙)方向移动,黏度下降率(Δη)增大;当HEUR用量增加时,触变环面积(S loop)也增大.这些触变性特点归因于HEUR在乳液中的缔合作用、氢键作用及链缠结.利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对Latex/HEUR的聚集态和表面形貌进行了表征.结果表明,随着HEUR封端基团链长增加,Latex/HEUR颗粒粒径增大,表面变粗糙.

缔合增稠剂的增稠

缔合增稠剂是具有表面活性的聚合物。常用的是聚乙二醇醚的两端以酯键各连接一个烷链，称之为亲油改性乙氧基化氨酯（HEUR）。它对乳胶漆的增稠机理与非缔合增稠剂不同。后者是以增大液体动力体积来使水相增稠的，而缔合增稠剂是通过自聚集以及与表面活性剂组成混合胶束，颗粒和颜料颗粒上亲油点缔合而使体系增稠的。

缔合型聚氨酯增稠剂在乳胶涂料中的应用

缔合型聚氨酯增稠剂的许多性能优于其他增稠剂。介绍了该类增稠剂的分子结构、增稠机理和添加方法。讨论了影响聚氨酯增稠剂增稠性的因素。

缔合性增稠剂对丙苯乳胶漆流变性影响的研究

将实验合成的聚醚聚氨酯型缔合性增稠剂应用于有光丙苯乳胶漆中,研究了在中等剪切速率和低剪切速率下涂料的流变性能。结果表明这种增稠剂能使乳胶漆具有高的粘度和低的屈服值。因此缔合性增凋剂有很高的增稠性能,并使涂料有很好的流平性。

缔合型水性聚氨酯增稠剂的合成

缔合型水性聚氨酯增稠剂是第三代增稠剂,有着优异的增稠性能。缔合型水性聚氨酯增稠剂分子结构决定了该类增稠剂的增稠性能。为了使改增稠剂的增稠性能和应用性能更上一层楼,对合成中的预聚、扩链、封端三个工艺步骤进行了优化。研究表明合成该缔合型水性聚氨酯增稠剂的最佳工艺条件为:预聚时以二月桂酸二丁基锡为催化剂使分子量为6000的聚乙二醇与IPDI的配比R值为2进行预聚反应,再以丙酮为溶剂,选择预聚温度65℃、预聚反应时间为1h完成预聚反应;再以单硬脂酸甘油酯为扩链剂,以丙酮为溶剂,扩链的R'值选为2.5,温度选为100℃,反应时间为2h完成扩链反应;再以十六醇为封端剂,封端温度为90℃,封端时间为1.5h完成封端反应,最后再用乙二醇和水对完成封端反应得到的聚合物进行乳化得到含固量为20%的增稠剂乳液。该工艺和参数合成出的增稠剂增稠剂性能最好。

水性分散剂与增稠剂的选择和配伍

以不同类型合成分散剂和缔合增稠剂进行试验,分析其乳胶漆的贮存、施工和应用性能,为优化沙发分散剂与缔合增稠剂的选择和配伍提供依据。