Карбонові гідрофільні подовжувачі ланцюга ДМБА та ДМПА.

Передмова

У виробництві поліуретану на водній основі карбонова кислота як аніонний гідрофільний подовжувач ланцюга є різновидом карбонової кислоти з діолом, який широко використовується завдяки своїй унікальній молекулярній структурі та відмінним характеристикам продукту.
Подовжувач ланцюга типу карбонової кислоти в основному включає 2,2-дигідроксиметилпропіонову кислоту (DMPA) і 2,2-дигідроксиметилмасляну кислоту (DMBA).Це унікальна багатофункціональна блокована молекула діолу з гідроксильними та карбоксильними групами.Після нейтралізації лугом група вільної кислоти може активно покращувати розчинність у воді або дисперсійність смоли;Для поліпшення адгезії покриттів і фарбувальних властивостей синтетичних волокон введені полярні групи;Підвищити розчинність покриття в лугах.Його можна наносити на водорозчинну поліуретанову систему, водорозчинну алкідну смолу та поліефірну смолу, епоксидне ефірне покриття, поліуретановий еластомер та порошкове покриття.
Його також можна використовувати в шкіряних хімічних матеріалах, рідких кристалах, чорнилі, харчових добавках і адгезивних хімікатах, особливо у виробництві водоемульсійних поліуретанів і засобів для обробки шкіри.Це не тільки подовжувач ланцюга, але й хороший самоемульгуючий агент для поліуретану, який може значно покращити стабільність поліуретанового водного лосьйону, тому він широко використовується.

Переваги використання дигідроксиметилкарбонової кислоти

Водний поліуретановий лосьйон зазвичай вводить гідрофільний агент у молекулярний ланцюг поліуретану, потім нейтралізує лугом з утворенням солі та диспергує в деіонізованій воді шляхом механічного перемішування з утворенням поліуретанового водного лосьйону.
У поліуретані на водній основі використовуються три типи гідрофільних агентів: аніонні, катіонні та неіонні.Аніонний тип в основному включає: 2,2-дигідроксиметилпропіонову кислоту, 2,2-дигідроксиметилмасляну кислоту, винну кислоту, бутандіолсульфонат, етилендіамінетансульфонат натрію, гліцерин і малеїновий ангідрид;Катіонний тип в основному включає: метилдіетаноламін, триетаноламін тощо;Неіонний тип в основному включає поліетиленоксид із кінцевими гідроксильними групами.
Вміст неіонного гідрофільного агента, такого як поліетиленоксид, має бути дуже високим, щоб зробити дисперсію стабільною.Поліуретанова смола на водній основі, виготовлена ​​з гідроксильного поліоксиетиленового ефіру як гідрофільної групи, має гарну стійкість до електролітів, але водостійкість плівки дуже погана, тому це не практично;
Катіонний гідрофільний агент, такий як аддукт акрилату етилендіаміну натрію, як гідрофільна сполука, робить всю реакційну систему лужною.Відбувається не тільки швидка реакція між -групою NH2 і -групою -NCO, але також реакція між -групою -NCO і -nhcoo.Таким чином, реакцію важко контролювати, і її легко гелеобразовать.Крім того, приготовлений лосьйон має грубі частинки і погану плівкоутворюючу водостійкість, тому його не можна використовувати в промисловості;
Дигідроксиметилкарбонова кислота в аніонній формі містить дві гідроксильні групи і також діє як подовжувач ланцюга.Завдяки цій подвійній ролі він демонструє великі переваги у приготуванні самоемульгуючого Pu лосьйону.Під час синтезу карбамату він робить реакційну систему кислою.У кислих умовах реакція між -NCO і -Oh є м'якою, тоді як -nhcoo - не бере участі в реакції і не спричиняє гелеутворення.Крім того, диметилолкарбонова кислота також діє як подовжувач ланцюга, так що гідрофільна група (тобто карбоксильна група) розташована в сегменті макромолекулярного ланцюга.Використовуючи третинний амін як нейтралізуючий агент, можна отримати водну поліуретанову смолу з чудовою стабільністю та чудовою плівкоутворювальною стійкістю до води та розчинників.Дигідроксиметилкарбонова кислота є найкращою гідрофільною сполукою, яка широко використовується при виготовленні поліуретанової смоли на водній основі.

2,2-дигідроксиметилпропіонова кислота (DMPA) і 2,2-дигідроксиметилмасляна кислота (DMBA)

Серед двох типів дигідроксиметилкарбонових кислот 2,2-дигідроксиметилпропіонова кислота використовується протягом тривалого часу і є гідрофільним подовжувачем ланцюга, який широко використовується в даний час.Хоча він має багато переваг, він також має багато недоліків, головним чином через його високу температуру плавлення (180-185 ℃), яку важко нагріти та розплавити, що вимагає додавання органічних розчинників, таких як N-метилпіролідон (NMP), n N-диметиламід (DMF), ацетон тощо, тоді як NMP має високу температуру кипіння, яку важко видалити після приготування APU.Крім того, DMPA має невелику розчинність в ацетоні, і в процесі синтезу потрібно додавати велику кількість ацетону.Процес видалення кетону не тільки витрачає енергію, але й створює ризики для безпеки.Таким чином, використання 2,2-дигідроксиметилпропіонової кислоти є не тільки високим споживанням енергії, але також легко викликає органічні залишки в продукті.
У порівнянні з 2,2-дигідроксиметилпропіоновою кислотою 2,2-дигідроксиметилмасляна кислота має такі переваги:
1. Він має кращу розчинність в органічних розчинниках.У наступній таблиці наведено дані про розчинність DMBA та DMPA у різних температурах і розчинниках;
Дані розчинності DMBA і DMPA в різних температурах і розчинниках:

Розчинність: одиниця: г / 100 г розчинника
Розчинність у воді: 48% для DMBA і 12% для DMPA.

2. Висока швидкість реакції, швидка швидкість реакції та низька температура реакції.Наприклад, час реакції для синтезу поліуретанового преполімеру короткий, зазвичай лише 50-60 хвилин, тоді як DMPA займає 150-180 хвилин;
3. Використовується для поліуретанового лосьйону на водній основі з більш дрібним розміром частинок і вузьким розподілом;
4. Низька температура плавлення, 108-114 ℃;
5. Різноманітність формул може зменшити використання розчинників, таким чином зменшуючи вартість розчинників і очищення відходів;
6. Його можна використовувати для приготування поліуретанових і поліефірних систем повністю без розчинників;
У фактичному процесі синтезу не потрібно споживати розчинник.Отриманий лосьйон має хороші характеристики та відмінні механічні властивості плівки, що не тільки скорочує час реакції, знижує споживання енергії, але й економить енергію.Таким чином, 2,2-дигідроксиметилмасляна кислота є найвідомішою гідрофільною сполукою.