水性聚氨酯樹(shù)脂擴(kuò)鏈劑
j隨著環(huán)保越來(lái)越嚴(yán)格，膠黏劑，涂料等含有溶劑的產(chǎn)品，也越來(lái)越多的收到限制。制備水性的膠粘劑，是常用的方法之一。
目前水性聚氨酯樹(shù)脂合成中，常使用二羥甲基羧酸含親水基擴(kuò)鏈劑，其主要有DMPA和DMBA兩種，其中DMPA使用時(shí)間較早，是目前使用最為普遍的一種。雖然它有許多優(yōu)點(diǎn)，但是還存在許多缺點(diǎn)，主要是自身熔點(diǎn)較高（180℃-185℃），很難加熱熔解，這就需要加入有機(jī)溶劑如N-甲基吡咯烷酮（NMP）、N.N-二甲基酰胺（DMF）、丙酮等，而NMP沸點(diǎn)高，制備APU后很難除去。而且DMPA在丙酮中溶解度較小，在合成過(guò)程需要加入大量的丙酮，脫酮過(guò)程既浪費(fèi)能源又帶來(lái)安全隱患。所以說(shuō)使用DMPA不僅生產(chǎn)能耗高，而且產(chǎn)品中易造成有機(jī)殘留等。
而DMBA由于有其特殊的分子結(jié)構(gòu)，可以在合成過(guò)程不需要消耗一點(diǎn)溶劑，這樣不僅縮短了反應(yīng)時(shí)間，降低能耗，而且節(jié)省能源。DMBA和DMPA相比，DMBA存在如下明顯優(yōu)點(diǎn)：
（1）DMBA在有機(jī)溶劑中有更好的溶解性，表2為DMBA與DMPA在不同溫度下，在不同溶劑中的溶解度數(shù)據(jù)：
表1：DMBA與DMPA在不同溫度下，在不同溶劑中的溶解度數(shù)據(jù)
DMBA在水中溶解度為48%，DMPA為12%。
由于DMBA具有優(yōu)良的溶解性和低熔點(diǎn)，因而它在合成水性聚氨酯乳液過(guò)程不需要溶劑或少加溶劑。
（2）高反應(yīng)率，反應(yīng)速度快，反應(yīng)溫度低。
（3）用于水性聚氨酯乳液其粒徑更細(xì)且分布窄，膠膜性能優(yōu)異，光澤度高。
表2：DMBA、DMPA聚氨酯乳液性能比較：
劉都寶等人經(jīng)研究認(rèn)為，DMBA聚氨酯乳液的位伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率高于DMPA聚氨酯，原因是：一是DMBA的分子結(jié)構(gòu)，龐大的側(cè)鏈-CH2COO-妨礙了聚氨酯硬段的聚集，硬段堆砌程度差，使硬段本身在軟段基質(zhì)中溶解度偏高，硬段微區(qū)中硬段減小，這些因素會(huì)導(dǎo)致模量下降，然而低模量會(huì)導(dǎo)致較大的斷裂伸長(zhǎng)，反過(guò)來(lái)較大的斷裂伸長(zhǎng)又會(huì)使軟段產(chǎn)生進(jìn)一步的應(yīng)力結(jié)晶，結(jié)果出現(xiàn)較高的拉伸強(qiáng)度。二是DMBA具有比DMPA更低的熔點(diǎn)，而且DMBA容易熔于多元醇，所以在相同的時(shí)間內(nèi)DMBA可以完全按照配方反應(yīng)，而由于DMPA只有一部分溶解反應(yīng)掉，所以DMBA比DMPA合成的分子量大，力學(xué)性能更優(yōu)越。DMBA光澤度比DMPA的光澤度高的原因，可能是由于DMBA的親水性更好，導(dǎo)致乳液的粒徑比較小，粒子較均勻。
溶解度：?jiǎn)挝籫/100g溶劑
同時(shí)DMBA熔點(diǎn)低，為108℃～115℃ ；
謝偉等人在《DMBA基水性聚氨酯乳液的合成研究》表明：利用DMBA作為親水?dāng)U鏈劑，采用后擴(kuò)鏈工藝，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程6h基本可以完成，不用溶劑，使得產(chǎn)品環(huán)保，而且不需脫溶，避免浪費(fèi)。
劉都寶等人在《無(wú)溶劑水性聚氨酯的合成及性能研究》表明：在用DMBA合成水性聚氨酯過(guò)程，不要加一點(diǎn)溶劑既可以完成整個(gè)反應(yīng)過(guò)程，而且反應(yīng)結(jié)果附合配方設(shè)計(jì)。
合成聚氨酯預(yù)聚體反應(yīng)時(shí)間短，一般只要50-60分鐘，而DMPA則要150-180分鐘。這是因?yàn)镈MBA結(jié)構(gòu)中比DMPA多了一個(gè)亞甲基，使羧基與亞甲基的距離加大，羧基與異氰酸酯的空間位阻減少，從而使反應(yīng)速率增大。
劉都寶等人在《無(wú)溶劑水性聚氨酯的合成及性能研究》中，分別以二羥基丁酸（DMBA）、異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、聚氧化丙烯二醇（PPG-220）等主要原料，采用預(yù)聚體法合成無(wú)溶劑型水性聚氨酯樹(shù)脂，與DMPA基合成的WPU進(jìn)行對(duì)比，其具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
代表DMPA中羧基含量是1.0%和2.0%，B-1、B-1代表DMBA中羧基含量是1.0%和2.0%。
綜上所述，二羥甲基丁酸具有比二羥甲基丙酸無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，可以認(rèn)為是目前己知性能最優(yōu)的親水基化合物。
隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保政策的日益嚴(yán)厲，各項(xiàng)法規(guī)相繼出臺(tái)，我國(guó)的水性樹(shù)脂的必將快速發(fā)展，水基材料替代傳統(tǒng)的油性材料已是大勢(shì)所趨，二羥甲基丁酸作為一種性能更優(yōu)的羧酸型親水?dāng)U鏈劑，必將迎來(lái)廣闊的市場(chǎng)。
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