Estensori di catena idrofili carbossilici DMBA e DMPA.

Prefazione

Nella produzione di poliuretano a base acquosa, l'acido carbossilico come estensore di catena idrofilo anionico è un tipo di acido carbossilico con diolo, che è stato ampiamente utilizzato per la sua struttura molecolare unica e le eccellenti prestazioni del prodotto.
L'estensore di catena di tipo acido carbossilico include principalmente acido 2,2-diidrossimetilpropionico (DMPA) e acido 2,2-diidrossimetilbutirrico (DMBA).È una molecola di diolo bloccata multifunzionale unica con gruppi sia idrossile che carbossilico.Dopo la neutralizzazione con alcali, il gruppo acido libero può migliorare attivamente la solubilità in acqua o le prestazioni di dispersione della resina;I gruppi polari sono stati introdotti per migliorare l'adesione dei rivestimenti e le proprietà coloranti delle fibre sintetiche;Aumentare la solubilità alcalina del rivestimento.Può essere applicato su sistema poliuretanico solubile in acqua, resina alchidica solubile in acqua e resina poliestere, rivestimento epossidico estere, elastomero poliuretanico e rivestimento in polvere.
Può essere utilizzato anche in materiali chimici per la pelle, cristalli liquidi, inchiostri, additivi alimentari e prodotti chimici adesivi, in particolare nella produzione di poliuretano in emulsione acquosa e agenti di rifinitura della pelle.Non è solo un estensore di catena, ma anche un buon agente autoemulsionante per il poliuretano, che può migliorare notevolmente la stabilità della lozione all'acqua poliuretanica, quindi è ampiamente utilizzato.

Vantaggi dell'uso dell'acido diidrossimetilcarbossilico

La lozione acquosa di poliuretano di solito introduce un agente idrofilo nella catena molecolare del poliuretano, quindi si neutralizza con alcali per formare sale e si disperde in acqua deionizzata mediante agitazione meccanica per formare una lozione acquosa di poliuretano.
Esistono principalmente tre tipi di agenti idrofili utilizzati nel poliuretano a base acquosa: anionici, cationici e non ionici.Il tipo anionico comprende principalmente: acido 2,2-diidrossimetilpropionico, acido 2,2-diidrossimetilbutirrico, acido tartarico, butandiol solfonato, sodio etilendiamminoetansolfonato, glicerolo e anidride maleica;Il tipo cationico comprende principalmente: metildietanolammina, trietanolammina, ecc;Il tipo non ionico include principalmente ossido di polietilene terminato con ossidrile.
Il contenuto di agente idrofilo non ionico come il polietilene ossido deve essere molto elevato per rendere stabile la dispersione.La resina poliuretanica a base acquosa composta da idrossipoliossietilene etere come gruppo idrofilo ha una buona resistenza agli elettroliti, ma l'impermeabilità del film è molto scarsa, quindi non è pratica;
L'agente idrofilo cationico, come l'addotto di acrilato di sodio etilendiammina, come composto idrofilo, rende l'intero sistema di reazione alcalino.Non c'è solo una reazione rapida tra - il gruppo NH2 e - il gruppo NCO, ma anche una reazione tra - il gruppo NCO e - nhcoo.Pertanto, la reazione è difficile da controllare ed è facile da gelificare.Inoltre, la lozione preparata ha particelle grossolane e scarsa resistenza all'acqua filmogena, quindi non può essere utilizzata nell'industria;
L'acido diidrossimetilcarbossilico nella forma anionica contiene due gruppi idrossilici e funge anche da estensore di catena.Questo duplice ruolo gli fa mostrare grandi vantaggi nella preparazione della lozione auto emulsionante.Durante la sintesi del carbammato, rende acido il sistema di reazione.In condizioni acide, la reazione tra - NCO e - Oh è lieve, mentre - nhcoo - non partecipa alla reazione e non provoca gel.Inoltre, l'acido dimetilolcarbossilico funge anche da estensore della catena, in modo che il gruppo idrofilo (cioè il gruppo carbossilico) si trovi nel segmento della catena macromolecolare.Utilizzando l'ammina terziaria come agente neutralizzante, si può preparare una resina poliuretanica acquosa con eccellente stabilità e ottima resistenza all'acqua e ai solventi filmogeni.L'acido diidrossimetilcarbossilico è il miglior composto idrofilo ampiamente utilizzato nella preparazione della resina poliuretanica a base acquosa.

Acido 2,2-diidrossimetilpropionico (DMPA) e acido 2,2-diidrossimetilbutirrico (DMBA)

Tra i due tipi di acidi diidrossimetilcarbossilici, l'acido 2,2-diidrossimetilpropionico è stato utilizzato per molto tempo ed è un estensore di catena idrofilo ampiamente utilizzato attualmente.Sebbene abbia molti vantaggi, presenta anche molti svantaggi, principalmente a causa del suo alto punto di fusione (180-185 ℃), che è difficile da riscaldare e fondere, che richiede l'aggiunta di solventi organici come N-metilpirrolidone (NMP), n N-dimetilammide (DMF), acetone, ecc., mentre NMP ha un alto punto di ebollizione, che è difficile da rimuovere dopo aver preparato l'APU.Inoltre, il DMPA ha una piccola solubilità in acetone e una grande quantità di acetone deve essere aggiunta nel processo di sintesi.Il processo di rimozione dei chetoni non solo spreca energia, ma comporta anche rischi per la sicurezza.Pertanto, l'uso dell'acido 2,2-diidrossimetilpropionico non è solo ad alto consumo energetico, ma è anche facile da causare residui organici nel prodotto.
Rispetto all'acido 2,2-diidrossimetil propionico, l'acido 2,2-diidrossimetil butirrico presenta i seguenti vantaggi:
1. Ha una migliore solubilità nei solventi organici.La tabella seguente mostra i dati di solubilità di DMBA e DMPA in diverse temperature e solventi;
Dati di solubilità di DMBA e DMPA a diverse temperature e solventi:

Solubilità: unità: g / 100 g di solvente
Solubilità in acqua: 48% per DMBA e 12% per DMPA.

2. Elevata velocità di reazione, velocità di reazione rapida e bassa temperatura di reazione.Ad esempio, il tempo di reazione per sintetizzare il prepolimero poliuretanico è breve, generalmente solo 50-60 minuti, mentre il DMPA richiede 150-180 minuti;
3. Viene utilizzato per lozioni poliuretaniche a base acquosa con granulometria più fine e distribuzione stretta;
4. Basso punto di fusione, 108-114 ℃;
5. La diversità delle formule può ridurre l'uso di solventi, riducendo così il costo dei solventi e del trattamento dei liquidi di scarto;
6. Può essere utilizzato per la preparazione di sistemi poliuretanici e poliestere completamente esenti da solventi;
Nell'effettivo processo di sintesi, non è necessario consumare alcun solvente.La lozione prodotta ha buone prestazioni ed eccellenti proprietà meccaniche del film, che non solo accorcia i tempi di reazione, riduce il consumo di energia, ma fa anche risparmiare energia.Pertanto, l'acido 2,2-diidrossimetil butirrico è il composto idrofilo più noto.