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告别高剪切力 改性后的异氰酸酯迎来良好水分散性能

异氰酸酯是一类分子结构中含有异氰酸酯基团(-N=C=0)的化合物。以含-NCO基团的数量进行分类有:单异氰酸酯、二异氰酸酯和多异氰酸酯。单异氰酸酯作为一种重要的有机合成中间体,可用于制备氨基甲酸酯类杀虫剂、杀菌剂、除草剂等;二异氰酸酯和多异氰酸酯用于合成一系列性能优良的聚氨酯泡沫塑料、橡胶、弹力纤维、涂料、胶粘剂等。

 

异氰酸酯的水溶性较差,一般需要有机溶剂溶解。近年来,随着日益严格的环境法规和人们环保意识的增强,传统溶剂型涂料和胶粘剂有机挥发物的排放越来越受到限制,水分散性的异氰酸酯对于上述领域的应用显示出了重要性。它们目前主要是被用作交联组分来制备性能优异的水性双组分涂料,或作为添加剂在水分散体粘合剂中使用。

 

水分散性异氰酸酯大致可分为两类:离子型和非离子型。非离子型的异氰酸酯主要采用聚醚进行改性。虽然聚醚改性的异氰酸酯在大多数应用中获得了广泛的市场认可,但它的缺点是需要使用高含量的聚醚才能赋予异氰酸酯良好的水分散性能,另外,为了确保其在水中完全分散,需要借助较大的剪切力。

 

为了克服上述缺陷,研究人员通过引入亲水的离子基团来实现异氰酸酯的亲水改性,如羧基基团,但是这类产品的储藏稳定性不是很好;另外,羟基磺酸或盐也被用来改性异氰酸酯,但其会导致异氰酸酯的颜色明显发黄,妨碍了这些产品作为交联组分应用于优质涂料体系。后来,拜耳公司的研究人员应用了3-(环已胺)丙磺酸(CAPS)和2-(环己氨基)-乙磺酸来制备改性的异氰酸酯,所得到的异氰酸酯不需要高剪切力就能够在水中均匀分散,且叔胺中和的磺酸盐改性异氰酸体系具有很好的存储稳定性。

 

虽然氨基磺酸改性的异氰酸酯具有水分散性优异、存储稳定好的优点,但拜耳公司的研究人员指出其它与CAPS和2-(环己氨基)-乙磺酸有类似结构的氨基磺酸即使在更激烈条件下也不能与异氰酸酯反应。万华化学的研究人员通过工艺改进,打破了上述的技术偏见,实现了多个具有与CAPS和2-(环己氨基)-乙磺酸有类似结构的氨基磺酸改性的异氰酸酯的制备


素材来源于网络


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