Karboxylové hydrofilné predlžovače reťazca DMBA a DMPA.

Predslov

Pri výrobe polyuretánu na báze vody je karboxylová kyselina ako aniónový hydrofilný predlžovač reťazca druh karboxylovej kyseliny s diolom, ktorý sa široko používa pre svoju jedinečnú molekulárnu štruktúru a vynikajúci výkon produktu.
Predlžovač reťazca typu karboxylovej kyseliny zahŕňa hlavne kyselinu 2,2-dihydroxymetylpropiónovú (DMPA) a kyselinu 2,2-dihydroxymetylmaslovú (DMBA).Ide o unikátnu multifunkčnú blokovanú molekulu diolu s hydroxylovými aj karboxylovými skupinami.Po neutralizácii alkáliou môže skupina voľnej kyseliny aktívne zlepšiť rozpustnosť vo vode alebo disperzné vlastnosti živice;Polárne skupiny boli zavedené na zlepšenie priľnavosti povlakov a farbiacich vlastností syntetických vlákien;Zvýšte alkalickú rozpustnosť náteru.Môže sa aplikovať na vo vode rozpustný polyuretánový systém, vo vode rozpustnú alkydovú živicu a polyesterovú živicu, epoxidový esterový náter, polyuretánový elastomér a práškový náter.
Môže byť tiež použitý v kožiarskych chemických materiáloch, tekutých kryštáloch, atramentoch, potravinárskych prísadách a lepiacich chemikáliách, najmä pri výrobe vodných emulzných polyuretánov a prípravkov na konečnú úpravu kože.Nie je to len predlžovač reťaze, ale aj dobrý samoemulgačný prostriedok pre polyuretán, ktorý môže výrazne zlepšiť stabilitu polyuretánového vodného mlieka, takže je široko používaný.

Výhody použitia kyseliny dihydroxymetylkarboxylovej

Vodný polyuretánový lotion zvyčajne zavádza hydrofilné činidlo do polyuretánového molekulového reťazca, potom sa neutralizuje alkáliou za vzniku soli a disperguje v deionizovanej vode mechanickým miešaním za vzniku polyuretánového vodného lotionu.
Vo vodnom polyuretáne sa používajú hlavne tri typy hydrofilných činidiel: aniónové, katiónové a neiónové.Aniónový typ zahŕňa hlavne: kyselinu 2,2-dihydroxymetylpropiónovú, kyselinu 2,2-dihydroxymetylmaslovú, kyselinu vínnu, butándiolsulfonát, etyléndiamínetánsulfonát sodný, glycerol a anhydrid kyseliny maleínovej;Katiónový typ zahŕňa hlavne: metyldietanolamín, trietanolamín atď.;Neiónový typ zahŕňa hlavne hydroxylom zakončený polyetylénoxid.
Obsah neiónového hydrofilného činidla, ako je polyetylénoxid, musí byť veľmi vysoký, aby bola disperzia stabilná.Vodou riediteľná polyuretánová živica vyrobená z hydroxypolyoxyetylénéteru ako hydrofilnej skupiny má dobrú odolnosť voči elektrolytu, ale odolnosť filmu voči vode je veľmi slabá, takže to nie je praktické;
Katiónové hydrofilné činidlo, ako je adukt akrylátu sodného etyléndiamínu, ako hydrofilná zlúčenina, robí celý reakčný systém alkalickým.Dochádza nielen k rýchlej reakcii medzi - NH2 skupinou a - NCO skupinou, ale aj k reakcii medzi - NCO skupinou a - nhcoo.Reakcia sa preto ťažko kontroluje a ľahko sa vytvára gél.Okrem toho má pripravená pleťová voda hrubé častice a slabú filmotvornú odolnosť voči vode, takže sa nedá použiť v priemysle;
Dihydroxymetylkarboxylová kyselina v aniónovej forme obsahuje dve hydroxylové skupiny a pôsobí tiež ako predlžovač reťazca.Vďaka tejto dvojitej úlohe vykazuje veľké výhody pri príprave samoemulgujúceho mlieka Pu.Počas syntézy karbamátu okysľuje reakčný systém.V kyslých podmienkach je reakcia medzi - NCO a - Oh mierna, zatiaľ čo - nhcoo - sa nezúčastňuje reakcie a nespôsobuje gél.Okrem toho kyselina dimetylolkarboxylová tiež pôsobí ako predlžovač reťazca, takže hydrofilná skupina (tj karboxylová skupina) je umiestnená v segmente makromolekulového reťazca.Použitím terciárneho amínu ako neutralizačného činidla možno pripraviť vodnú polyuretánovú živicu s vynikajúcou stabilitou a vynikajúcou filmotvornou odolnosťou voči vode a rozpúšťadlám.Kyselina dihydroxymetylkarboxylová je najlepšou hydrofilnou zlúčeninou široko používanou pri príprave polyuretánovej živice na báze vody.

Kyselina 2,2-dihydroxymetylpropiónová (DMPA) a kyselina 2,2-dihydroxymetylmaslová (DMBA)

Spomedzi dvoch druhov dihydroxymetylkarboxylových kyselín sa kyselina 2,2-dihydroxymetylpropiónová používa už dlhú dobu a je v súčasnosti široko používaným hydrofilným predlžovačom reťazca.Hoci má mnoho výhod, má aj mnoho nevýhod, najmä kvôli vysokej teplote topenia (180-185 ℃), ktorá sa ťažko zahrieva a topí, čo si vyžaduje pridanie organických rozpúšťadiel, ako je N-metylpyrolidón (NMP), n-N-dimetylamid (DMF), acetón atď., zatiaľ čo NMP má vysoký bod varu, ktorý sa po príprave APU ťažko odstraňuje.Okrem toho má DMPA malú rozpustnosť v acetóne a v procese syntézy je potrebné pridať veľké množstvo acetónu.Proces odstraňovania ketónov nielen plytvá energiou, ale prináša aj bezpečnostné riziká.Preto je použitie kyseliny 2,2-dihydroxymetylpropiónovej nielen náročné na spotrebu energie, ale tiež ľahko spôsobuje organické zvyšky v produkte.
V porovnaní s kyselinou 2,2-dihydroxymetylpropiónovou má kyselina 2,2-dihydroxymetylmaslová nasledujúce výhody:
1. Má lepšiu rozpustnosť v organických rozpúšťadlách.Nasledujúca tabuľka ukazuje údaje o rozpustnosti DMBA a DMPA v rôznych teplotách a rozpúšťadlách;
Údaje o rozpustnosti DMBA a DMPA v rôznych teplotách a rozpúšťadlách:

Rozpustnosť: jednotka: g / 100 g rozpúšťadla
Rozpustnosť vo vode: 48 % pre DMBA a 12 % pre DMPA.

2. Vysoká reakčná rýchlosť, rýchla reakčná rýchlosť a nízka reakčná teplota.Napríklad reakčný čas na syntézu polyuretánového predpolyméru je krátky, vo všeobecnosti len 50-60 minút, zatiaľ čo DMPA trvá 150-180 minút;
3. Používa sa na vodnú polyuretánovú pleťovú vodu s jemnejšou veľkosťou častíc a úzkym rozložením;
4. Nízka teplota topenia, 108-114 °C;
5. Rozmanitosť receptúr môže znížiť používanie rozpúšťadiel, čím sa znížia náklady na rozpúšťadlá a spracovanie odpadových tekutín;
6. Môže sa použiť na prípravu polyuretánových a polyesterových systémov úplne bez rozpúšťadiel;
V skutočnom procese syntézy nepotrebuje spotrebovať žiadne rozpúšťadlo.Vyrobené mlieko má dobrý výkon a vynikajúce mechanické vlastnosti filmu, čo nielen skracuje reakčný čas, znižuje spotrebu energie, ale aj šetrí energiu.Preto je kyselina 2,2-dihydroxymetylmaslová najznámejšou hydrofilnou zlúčeninou.