聚氨酯涂料性能不仅受聚异氰酸酯影响,且在很大程度上取决于所用含羟基官能团的共反应物多元醇。通过选择合适的多元醇和聚异氰酸酯,可使涂料和所得漆膜的关键性能得到控制。其中包括固体含量、干燥性能、光泽、弹性、硬度、耐化学品、耐水解以及成本效率等方面。因此过去的研究主要集中在开发新的和改进的树脂。
当前用于聚异氰酸酯的最重要的共反应物是含羟基的聚合物,例如聚丙烯酸酯、聚酯和聚醚多元醇,其次是聚碳酸酯聚己内酯和聚氨酯多元醇。含氨基的化合物与异氰酸酯具有很高的反应活性,因此仅在特殊场合或封闭时使用。后面几篇文章将叙述用于聚异氰酸酯的重要共反应物的基本合成路线,以及各自应用中的特殊重要性。
首先,本文介绍聚丙烯酸酯多元醇。
聚丙烯酸酯多元醇包括丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯(丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯)的共聚物,该共聚物含有羟基基团。实际上,也常采用一些其他共聚单体如苯乙烯、乙烯酯或马来酸酯与上述单体共聚。用于与异氰酸酯基团反应的所需羟基基团,常通过官能化的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯直接引入,例如通过丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯引入(图1);另一种产生羟基官能团的方法,是借助于在制成的聚丙烯酸酯上的聚合-同型(polymer-analog)反应。

聚丙烯酸酯多元醇结构

图1:聚丙烯酸酯多元醇结构

制备
聚丙烯酸酯多元醇的工业制备方法,主要是由单体在有机溶剂中或本体中通过热引发进行自由基聚合。有两种方法用来制备水性产品,可直接在水中通过乳液聚合或悬浮聚合制得初级分散体,也可首先在溶剂中聚合,然后分散于水中,生成二级分散体。
用于溶液或本体自由基聚合和悬浮聚合的引发剂,主要是偶氮类化合物如偶氮二异丁腈或过氧化物如特丁基过氧化-2-已酸乙酯,乳液聚合主要采用水溶性引发剂如过硫酸铵。
性能
聚丙烯酸酯多元醇和由此生成的聚氨酯涂料的性能,在很大程度上取决于所用的单体、羟基含量、相对分子质量和玻璃化转变温度(Tg)。聚合温度、引发剂类型和用量、相对分子质量调节剂如硫醇,对聚丙烯酸酯的相对分子质量影响很大,可选择不同的软硬单体来设定Tg;选择所用羟基单体用量来设定羟基含量。
应用
聚丙烯酸酯多元醇在聚氨酯涂料技术中,占有重要地位。因此这类产品的研发一直在进行中。现在市场上可提供范围广泛的树脂,可应用于不同领域。现举例如下
·需快速干燥的木器/家具涂料
·对质量和成本效率均有特殊要求的汽车修补涂料
·要求具有长期抗耐性能(如保光性)的汽车OEM修整涂料
·需要高度柔韧性和良好耐化学品性的塑料涂料
·具有长效防腐性能的面漆

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