موسعات السلسلة المحبة للماء الكربوكسيلية DMBA و DMPA.

مقدمة

في إنتاج البولي يوريثين المنقول بالماء ، فإن حمض الكربوكسيل كموسع سلسلة أنيوني ماء هو نوع من حمض الكربوكسيل مع الديول ، والذي تم استخدامه على نطاق واسع لهيكله الجزيئي الفريد وأداء المنتج الممتاز.
يشتمل موسع السلسلة من نوع حمض الكربوكسيل بشكل أساسي على حمض 2،2-ثنائي هيدروكسي ميثيل بروبيونيك (DMPA) وحمض 2،2-ثنائي هيدروكسي ميثيل بيوتريك (DMBA).إنه جزيء ديول فريد متعدد الوظائف مع كل من مجموعات الهيدروكسيل والكربوكسيل.بعد التحييد بالقلويات ، يمكن لمجموعة الأحماض الحرة أن تحسن بشكل فعال قابلية الذوبان في الماء أو أداء تشتت الراتينج ؛تم إدخال المجموعات القطبية لتحسين التصاق الطلاءات وخصائص الصباغة للألياف الصناعية ؛زيادة قابلية الذوبان القلوي للطلاء.يمكن تطبيقه على نظام البولي يوريثين القابل للذوبان في الماء ، وراتنج الألكيد القابل للذوبان في الماء وراتنج البوليستر ، وطلاء إيبوكسي إستر ، ومطاط البولي يوريثين والطلاء بالمسحوق.
يمكن استخدامه أيضًا في المواد الكيماوية الجلدية ، والبلورات السائلة ، والأحبار ، والمضافات الغذائية ، والمواد الكيميائية اللاصقة ، خاصة في صناعة مستحلب الماء من البولي يوريثين وعوامل تشطيب الجلود.إنه ليس مجرد موسع سلسلة ، ولكنه أيضًا عامل استحلاب ذاتي جيد للبولي يوريثين ، والذي يمكن أن يحسن بشكل كبير من استقرار محلول البولي يوريثين المائي ، لذلك يستخدم على نطاق واسع.

مزايا استخدام حمض الكربوكسيل ثنائي هيدروكسي ميثيل

عادةً ما يدخل محلول البولي يوريثين المائي عاملًا محببًا للماء في السلسلة الجزيئية من البولي يوريثين ، ثم يحيده بالقلويات لتكوين الملح ، وينتثر في الماء منزوع الأيونات عن طريق التحريك الميكانيكي لتكوين محلول مائي من البولي يوريثين.
هناك ثلاثة أنواع أساسية من العوامل المحبة للماء المستخدمة في البولي يوريثين المنقول بالماء: أنيوني ، كاتيوني وغير أيوني.يشتمل النوع الأنيوني بشكل أساسي على: 2،2-ثنائي هيدروكسي ميثيل بروبيونيك حمض ، 2،2-ثنائي هيدروكسي ميثيل بيوتريك ، حمض الطرطريك ، بوتانيديول سلفونات ، إيثيلين إيثيلين إيثان سلفونات الصوديوم ، الجلسرين ، أنهيدريد المالئيك ؛يشمل النوع الكاتيوني بشكل أساسي: ميثيل إيثانولامين ، ثلاثي إيثانولامين ، إلخ ؛يشمل النوع غير الأيوني بشكل أساسي أكسيد البولي إيثيلين المنتهي بالهيدروكسيل.
يجب أن يكون محتوى العامل المحب للماء غير الأيوني مثل أكسيد البولي إيثيلين مرتفعًا جدًا لجعل التشتت مستقرًا.راتنجات البولي يوريثان المنقولة بالماء والمصنوعة من هيدروكسيل بولي أوكسي إيثيلين إيثر كمجموعة ماء لها مقاومة جيدة للكهرباء ، لكن مقاومة الماء للفيلم ضعيفة للغاية ، لذلك فهي غير عملية ؛
عامل ماء كاتيوني ، مثل مركب إيثيلين ديامين أكريلات الصوديوم ، كمركب ماء ، يجعل نظام التفاعل بأكمله قلويًا.لا يوجد فقط تفاعل سريع بين - مجموعة NH2 ومجموعة - NCO ، ولكن أيضًا تفاعل بين - مجموعة NCO و - nhcoo.لذلك ، يصعب التحكم في التفاعل ويسهل الهلام.علاوة على ذلك ، يحتوي المستحضر المحضر على جزيئات خشنة وضعف مقاومة الماء المكونة للفيلم ، لذلك لا يمكن استخدامه في الصناعة ؛
يحتوي حمض ثنائي هيدروكسي ميثيل الكربوكسيل في شكل أنيوني على مجموعتين من الهيدروكسيل ويعمل أيضًا كموسع سلسلة.هذا الدور المزدوج يجعله يظهر مزايا كبيرة في إعداد غسول بو الاستحلاب الذاتي.أثناء تخليق الكربامات ، فإنه يجعل نظام التفاعل حمضيًا.في ظل الظروف الحمضية ، يكون التفاعل بين - NCO و - أوه خفيفًا ، بينما - nhcoo - لا يشارك في التفاعل ولن يتسبب في حدوث هلام.بالإضافة إلى ذلك ، يعمل حمض الكربوكسيل ثنائي الميثيل أيضًا كموسع سلسلة ، بحيث تقع المجموعة المحبة للماء (أي مجموعة الكربوكسيل) في مقطع سلسلة الجزيئات الكبيرة.باستخدام الأمين الثلاثي كعامل معادل ، يمكن تحضير راتينج بولي يوريثين مائي مع ثبات ممتاز وماء لتشكيل غشاء ممتاز ومقاومة للمذيبات.حمض ثنائي هيدروكسي ميثيل الكربوكسيل هو أفضل مركب ماء يستخدم على نطاق واسع في تحضير راتنجات البولي يوريثين المنقولة بالماء.

2،2-ثنائي هيدروكسي ميثيل بروبيونيك حمض (DMPA) وحمض 2،2-ثنائي هيدروكسي ميثيل بيوتريك (DMBA)

من بين نوعين من أحماض ثنائي هيدروكسي ميثيل الكربوكسيل ، تم استخدام 2،2-ثنائي هيدروكسي ميثيل بروبيونيك حمض لفترة طويلة وهو موسع سلسلة ماء يستخدم على نطاق واسع في الوقت الحاضر.على الرغم من أن لها العديد من المزايا ، إلا أن لها أيضًا العديد من العيوب ، ويرجع ذلك أساسًا إلى درجة انصهارها العالية (180-185 درجة مئوية) ، والتي يصعب تسخينها وصهرها ، مما يتطلب إضافة مذيبات عضوية مثل N-methylpyrrolidone (NMP) ، n- ثنائي ميثيل أميد (DMF) ، أسيتون ، إلخ ، بينما يحتوي NMP على نقطة غليان عالية ، والتي يصعب إزالتها بعد تحضير APU.علاوة على ذلك ، يحتوي DMPA على قابلية ذوبان صغيرة في الأسيتون ، ويجب إضافة كمية كبيرة من الأسيتون في عملية التوليف.لا تؤدي عملية إزالة الكيتون إلى إهدار الطاقة فحسب ، بل تؤدي أيضًا إلى مخاطر تتعلق بالسلامة.لذلك ، فإن استخدام حمض 2،2-ثنائي هيدروكسي ميثيل بروبيونيك ليس فقط مرتفعًا في استهلاك الطاقة ، ولكن أيضًا من السهل التسبب في بقايا عضوية في المنتج.
بالمقارنة مع 2،2-ثنائي هيدروكسي ميثيل بروبيونيك أسيد ، 2،2-ثنائي هيدروكسي ميثيل حمض البوتيريك له المزايا التالية:
1. لديها قابلية ذوبان أفضل في المذيبات العضوية.يوضح الجدول التالي بيانات قابلية الذوبان لـ DMBA و DMPA في درجات حرارة ومذيبات مختلفة ؛
بيانات قابلية الذوبان لـ DMBA و DMPA في درجات حرارة ومذيبات مختلفة:

الذوبان: الوحدة: g / 100g مذيب
الذوبان في الماء: 48٪ لـ DMBA و 12٪ لـ DMPA.

2. معدل تفاعل عالي وسرعة رد فعل سريعة ودرجة حرارة رد فعل منخفضة.على سبيل المثال ، يكون وقت رد الفعل لتخليق البوليمر المسبق من البولي يوريثين قصيرًا ، وعمومًا فقط 50-60 دقيقة ، بينما DMPA يستغرق 150-180 دقيقة ؛
3. يتم استخدامه لغسول البولي يوريثين المنقول بالماء مع حجم جزيئات دقيق وتوزيع ضيق.
4. نقطة انصهار منخفضة ، 108-114 ℃ ؛
5. تنوع الصيغ يمكن أن يقلل من استخدام المذيبات ، وبالتالي تقليل تكلفة المذيبات ومعالجة النفايات السائلة ؛
6. يمكن استخدامه لتحضير أنظمة البولي يوريثين والبوليستر الخالية من المذيبات.
في عملية التوليف الفعلية ، لا تحتاج إلى استهلاك أي مذيب.يحتوي المستحضر المنتج على أداء جيد وخصائص ميكانيكية ممتازة للفيلم ، والذي لا يقصر وقت التفاعل فحسب ، ويقلل من استهلاك الطاقة ، ولكنه يوفر أيضًا الطاقة.لذلك ، فإن حمض 2،2-ثنائي هيدروكسي ميثيل الزبد هو أفضل مركب محب للماء معروف.