Полиуретановая дисперсия - Polyurethane dispersion

Полиуретановая дисперсия, или PUD, понимается как полиуретан полимер смола рассредоточенный в воде, а не в растворителе. Его производство включает синтез полиуретанов, содержащих функциональные группы карбоновой кислоты, или неионогенных гидрофилов, подобных PEG, включенных в основную цепь полимера или связанных с ней.[1]

Задний план

Наблюдалась общая тенденция к преобразованию существующих систем смол в смолы на водной основе, для простоты использования и защиты окружающей среды.[2] В частности, их развитие было вызвано повышенным спросом на системы без растворителей, поскольку производство покрытий и клеев повлекло за собой увеличение выбросов растворителей в атмосферу из многочисленных источников.[3]

Проблема всегда заключалась в том, что полиуретаны в воде нестабильны, реагируя с образованием мочевины и углекислый газ. По этой теме опубликовано много статей.[4][5] По экологическим причинам есть даже стремление сделать PUD доступными как на водной, так и на биологической основе.[6][7][8] ПУД используются из-за общего желания создавать покрытия, клеи, герметики и эластомеры на основе воды, а не растворителя, а также из-за предполагаемых или предполагаемых преимуществ для окружающей среды.

Синтез

С течением времени методы и производственные процессы изменились по сравнению с описанными в первых опубликованных статьях, журнальных статьях и патентах. Существует ряд доступных методов в зависимости от того, какой вид требуется. An ион может быть образован анион, таким образом образуя анионный PUD, или может образоваться катион, образующий катионный PUD. Кроме того, можно синтезировать неионный PUD.[9] Это включает в себя использование материалов, которые будут производить основную цепь из оксида этилена или аналогичные, или цепочку из основной цепи полимера. Анионные PUD на сегодняшний день являются наиболее распространенными на рынке. Для их производства сначала производят форполимер полиуретана обычным способом, но вместо простого использования изоцианат и полиол, модификатор включен в полимер Магистральная цепь или кулон от основного хребта. Этот модификатор в основном диметилол пропионовая кислота (ДМПА).[10] Эта молекула содержит два Гидроксильная группа и карбоновая кислота группа.[11] Группы ОН реагируют с изоцианатными группами с образованием форполимера с концевыми группами NCO, но с боковой группой COOH. Теперь его диспергируют под действием сдвига в воде с помощью подходящего нейтрализующего агента, такого как Триэтиламин. Он реагирует с карбоновой кислотой с образованием водорастворимой соли. Обычно затем добавляют удлинитель диаминовой цепи для получения диспергированного в воде полиуретана без свободных групп NCO.[12] Различные документы и патенты показывают, что удлинитель аминовой цепи с более чем двумя функциональными группами, такой как триамин, также может быть использован.[13] Также есть стремление разработать стратегию синтеза, не основанную на изоцианатах.[14]

Использует

Используется в промышленных покрытиях,[15] Смолы для УФ-покрытий,[16] напольные покрытия,[17] гигиенические покрытия,[18] покрытия для дерева,[19] клеи,[20] бетонные покрытия,[21] автомобильные покрытия,[22][23] прозрачные покрытия[24] и антикоррозионные приложения.[25] Они также используются при разработке и производстве медицинских устройств, таких как полиуретановая повязка, жидкая повязка на основе полиуретановой дисперсии.[26]

использованная литература

  1. ^ Дюшейн, Пол; Хили, Кевин; Hutmacher, Dietmar W .; Грейнджер, Дэвид В .; Киркпатрик, К. Джеймс (2015). Комплексные биоматериалы. Амстердам: Эльзевир. стр.447. ISBN  9780080553023.
  2. ^ «Дисперсии полиуретанов на водной основе (PUD) - Обзор». 2015-01-30. Получено 2018-08-21.
  3. ^ Tant, M. R .; Мауриц, К. А .; Уилкс, Г. Л. (1997). Иономеры: синтез, структура, свойства и применение. Лондон: Blackie Academic Professional. п. 447. ISBN  9780751403923.
  4. ^ Дитрих, Д. (1981-11-13). «Водные эмульсии, дисперсии и растворы полиуретанов; синтез и свойства». Прогресс в органических покрытиях. 9 (3): 281–340. Дои:10.1016/0033-0655(81)80002-7. ISSN  0300-9440.
  5. ^ «Патент США US3491050» (PDF).
  6. ^ Patel, Chintankumar J; Маннари, Виджай (01.05.2014). «Высыхающая на воздухе полиуретановая дисперсия на биологической основе из карданола: Синтез и характеристика покрытий». Прогресс в органических покрытиях. 77 (5): 997–1006. Bibcode:1992POrCo..20 .... 1B. Дои:10.1016 / j.porgcoat.2014.02.006. ISSN  0300-9440.
  7. ^ Гурунатан, Т; Арукула, Рави (2018-04-01). «Высокоэффективная полиуретановая дисперсия, синтезированная из возобновляемых ресурсов растительного масла: проблема экологически чистых материалов». Разложение и стабильность полимера. 150: 122–132. Дои:10.1016 / j.polymdegradstab.2018.02.014. ISSN  0141-3910.
  8. ^ Ли, Инъюань; Noordover, Барт А. Дж .; ван Бентем, Рольф А. Т. М .; Конинг, Кор Э. (02.01.2014). «Реакционная способность и региоселективность возобновляемых строительных блоков для синтеза диспергируемых в воде полиуретановых преполимеров». ACS Устойчивая химия и инженерия. 2 (4): 788–797. Дои:10.1021 / sc400459q. ISSN  2168-0485.
  9. ^ «НЕИОННЫЕ ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ ДИСПЕРСИИ, СОДЕРЖАЩИЕ SDE-ЧАНЫ ПОЛИОКСИЭТИЛЕНА» (PDF).
  10. ^ «Особенности GEO Использование DMPA для ЯБВ» (PDF).
  11. ^ Pubchem. «Диметилолпропионовая кислота». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Получено 2018-08-21.
  12. ^ Джанг, JY; Jhon, YK; Cheong, IW; Ким, Дж. Х. (01.01.2002). "Коллоиды и поверхности A: Physicochem". Англ. Аспекты. 196: 135–143.
  13. ^ Вс, округ Колумбия; Чен, Q (01.12.2010). «Влияние удлинителя цепи и удлинения цепи на свойства полиуретановой дисперсии с высоким содержанием твердых веществ и ее пленки». Гаофензи Кайлиао Кэсюэ Юй Гунчэн / Наука и инженерия полимерных материалов. 26: 69–72.
  14. ^ Ma, S; Чен, К; Sablong, RJ; Конинг, CE; Бентем, Р. (2018). «Неизоцианатная стратегия для анионно-стабилизированных водных дисперсий полимочевины и покрытий». Журнал науки о полимерах, часть A: химия полимеров. 56 (10): 1078–1090. Дои:10.1002 / pola.28986. ISSN  1099-0518.
  15. ^ Пусто, Вернер. «ФОРМУЛИРОВАНИЕ ПОЛИУРЕТАНОВЫХ ДИСПЕРСИЙ» (PDF).
  16. ^ Асиф, Анила; Хуанг, Чэнъюй; Ши, Вэньфан (2003). «Свойства УФ-отверждения и гидрофильные характеристики отверждаемых УФ-излучением гиперразветвленных алифатических полиэфиров на водной основе». Полимеры для передовых технологий. 14 (9): 609–615. Дои:10.1002 / pat.380. ISSN  1099-1581.
  17. ^ «Покрытия полов с ПУД» (PDF).
  18. ^ Ховарт, Дж. А; Manock, HL (июль 1997 г.). «Дисперсии полиуретана на водной основе и их использование в функциональных покрытиях». Surface Coatings International. 80 (7): 324–328. Дои:10.1007 / bf02692680. ISSN  1356-0751.
  19. ^ «Покрытия для деревянных полов на водной основе» (PDF).
  20. ^ «PUD - Полимеры - Адгезивное сырье - Клеи - Рынки и промышленность - Дисперсии и пигменты BASF». www.dispersions-pigments.basf.com. Получено 2019-04-11.
  21. ^ Ховарт, Джорджия (2003). «Полиуретаны, полиуретановые дисперсии и полимочевины: прошлое, настоящее и будущее». Surface Coatings International, часть B: Сделки с покрытиями. 86 (2): 111–118. Дои:10.1007 / BF02699621.
  22. ^ «Патент US5071904A» (PDF).
  23. ^ Коммуникации, Covestro AG. «Металлическое базовое покрытие OEM для автомобильной промышленности». www.coatings.covestro.com. Получено 2019-04-22.
  24. ^ «URESEAL - Глянцевое полиуретановое покрытие на водной основе | Эпоксидная смола Polygem». www.polygem.com. Получено 2019-04-26.
  25. ^ Кристофер, Гнанапракасам; Анбу Куландайнатан, Маникам; Харичандран, Гурусами (01.07.2015). «Высокодисперсные нанокомпозиты полиуретан / ZnO на водной основе для защиты от коррозии». Журнал технологий и исследований покрытий. 12 (4): 657–667. Дои:10.1007 / s11998-015-9674-3. ISSN  1935-3804.
  26. ^ Давим, Дж. Пауло (2012-10-16). Разработка и производство медицинского оборудования. Кембридж, Великобритания: Woodhead Publishing. п. 135. ISBN  9781907568725.

внешние ссылки