1. 研究目的与意义
本研究旨在将聚氨酯缔合增稠剂的合成系列化,探讨不同配比,原料等合成的聚氨酯缔合增稠剂在性状上的区别,通过聚氨酯缔合增稠剂在丙烯酸乳液中的应用,系统研究聚氨酯缔合增稠剂在不同亲水链段或者亲油链段,分子量及其分布以及其他表面活性剂类物质对增稠剂增稠效果的影响。
并由以上的研究提供最佳分子设计和最优效果的聚氨酯缔合增稠剂。
2. 国内外研究现状分析
早在上个世纪九十年代初期,J.Philip Kaczarsk等人就以 POE 作为亲水基团,四氢呋喃和甲苯作为共溶剂,并直接用十八烷基异氰酸酯封端(4:1 过量)。其产物用石油醚沉淀之后用丙酮溶解,再用石油醚沉淀得到纯净的聚氨酯缔合增稠剂。 Rebecca May等人在聚氨酯缔合增稠剂中的研究依然采用 POE 作为主链,但改用HDI和H12MDI作为连接基团,之后用烷基胺类物质封端完成聚氨酯缔合增稠剂的合成,在制备中使用石油醚沉淀,得到粉末的聚氨酯缔合增稠剂。 M.Barmar等人开始使用 PEG 作为亲水主链,合成中用甲苯和四氢呋喃作为共溶剂,H12MDI作为连接基团,相比Rebecca May等人的研究,作者开始更低毒性的烷基醇类物质封端。其制备工艺上依然为石油醚沉淀。这种合成工艺和制备方法为之后传统的聚氨酯缔合增稠剂的做法,并为国内外研究人员所借鉴。 相比国外的聚氨酯缔合增稠剂的研究,国内的聚氨酯缔合增稠剂的研究起步较晚,早期仅有一些综述类的文章,聚氨酯缔合增稠剂的合成制备较早的专利报道在 2002 年前后,其中,主要为大学的研究所或者一些企业。 浙江大学的刘玉阳等人先用等摩尔比的烷基醇和异氰酸酯反应,然后将该产物与一定分子量的 PEG 反应,产物可以用混合溶剂溶解,该专利产品可以应用于快干乳胶涂料中,使产品在罐内有足够低的粘度。 之后,兰州大学的娄光伟合成支链型聚氨酯缔合增稠剂,其增稠效果优于传统的直链型聚氨酯缔合增稠剂。 而关有俊等人则探讨了不同反应温度工艺对聚氨酯缔合增稠剂性状的影响,其研究发现较高温度下反应生成的聚氨酯缔合增稠剂溶液不仅颜色浅而透明,其增稠效果也较好。 刘震等人将计量的IPDI以滴加的方式加入到热的聚乙二醇液体中,封端后用 1,4-丁二醇扩链,调配后加入标准配方中,得到的样品不仅有优秀的增稠效果,而且在抗流挂性,光泽度以及展色性相容性和贮存稳定性方面都有出色的表现。 深圳海川化工科技有限公司在聚合方法上探索了新的工艺[,其将聚乙二醇和链封端剂一同加到三颈瓶中,升温脱水后加入二异氰酸酯和催化剂,短时间内升温至 120℃,趁热将产物倒入聚四氟乙烯盘中,并在盘内烘烤5h,冷却后得到块状固体 |
参考文献 [1]王春伟,冯炎龙.乳胶漆增稠流变剂的选择与应用[J].浙江化工, 2001, 32(1): 40-41 [2]王武生,陈修宁,刘斌, 曾俊. 聚氨酯缔合型增稠剂分水现象的理论[J].涂料业,2006, 36(4): 1-4. [3]Kaczmarski J. P., GLASS J. E.. Synthesis and solution properties of hydrophobically-modified ethoxylated urethanes with variable oxyethylene spacer lengths[J]. Macromolecules, 1993, (26): 5149-5156. [4] May R., Kaczmarski J. P., Glass J. E.. Influence of molecular weight distributions on HEUR aqueous solution rheology[J]. Marcromolecules, 1996, (29): 4745-4753. [5]Barmar M., Ribitsch V., Kaffashi B., et al. Influence of prepolymers molecular weight on the viscoelastic properties of aqueous HEUR solutions[J]. Colloid Polymer Science, 2004, (282): 454-460. [6]Glass J. E.. Adsorption of hydrophobically-modified, ethoxylated urethane thickeners on latex and titanium dioxide disperse phases[J]. Advances in Colloid and Interface Science, 1999, (79): 123-148. [7] Abdala A. A..Solution Rheology and Microstructure of Associative Polymers[D]. Raleigh: Department of Chemical Engineering Fiber and Polymer Science Program, North Carolina State University, 2002 [8] 刘玉阳,杨暮杰. 一种缔合增稠剂的制备及使用方法[P].中国: CN1398929A, 2003-02-26. [9] 娄光伟.聚醚型聚氨酯增稠剂的合成与性能研究[D].兰州大学, 2006 年. [10] 关有俊,谢兴益.新型水性缔合型聚氨酯增稠剂的研制[J].现代涂料与涂装, 2006, (3): 46-48. [11] 刘震,许钧强,夏红兵.聚氨酯缔合型增稠剂(I 系列)的研制与应用[J].上海涂料, 2006, (2): 5-7. [12] 关有俊,谭亮.新型水性聚氨酯缔合型增稠剂的研制[J].上海涂料, 2005, 43(7/8). [13] Barmar M., Ribitsch V., Ka?ashi B., et al. Influence of Prepolymers Molecular Weight on the Viscoelastic Properties of Aqueous HEUR Solutions. Colloid Polym Sci, 2004, (282): 454-460. [14] May R., Kaczmarski J. P., Glass J. E.. Influence of molecular weight distributions on HEUR aqueous solution rheology[J]. Marcromolecules, 1996, (29): 4745-4753 [15] Glass J. E.. Adsorption of hydrophobically-modified, ethoxylated urethane thickeners on latex and titanium dioxide disperse phases[J]. Advances in Colloid and Interface Science, 1999, (79): 123-148. [16] Kim M., Choi Y.W., Sim J.H., et al. End chain length effect of hydrophobically end-capped poly(ethylene oxide)s on theirself-assemblies in solution [J]. J. Phys. Chem B,2004, (108): 8269- 8277. [17] Barmar M., Ka?ashi B., Barikani M.. Investigating the e?ect of hydrophobic structural parameters on the thickening properties of HEUR associative copolymers [J]. European Polymer Journal, 2005, (41): 619-626. [18] Barmara M., Barikani M., Kaffash B.. Steady shear viscosity study of various HEUR models with different hydrophilic and hydrophobic sizes [J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2005, (253): 77-82. [19] Ma S.X., Cooper S.L.. Shear thickening in aqueous solutions of hydrocarbon end-capped poly(ethylene oxide)[J]. Macromolecules, 2001, (34): 3294-3301. |
3. 研究的基本内容与计划
1利用异佛尔酮二乙酸酯(ipdi)与一定相对分子量的聚乙二醇进行本体聚合得到聚氨酯单体。
2加入扩链剂和封端剂进行改性。
3.最后与溶剂和助溶剂进行复配成缔合型聚氨酯增稠剂成品。
4. 研究创新点
(1)改变传统合成聚氨酯缔合增稠剂工艺,不降低增稠效果的前提下,选用水溶性溶剂,简化制备工艺; (2)通过改变配比提供最佳配比方案,提高增稠效率,并在不使用增稠剂复配的情况下探讨传统聚氨酯缔合增稠剂使用中的分水现象; (3)探索新型合成工艺,对比其增稠效果以及对乳液性状的影响 |
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。