Исследование свойств водных дисперсий гидроксилсодержащих акрилатов и полиизоцианатов и покрытий на их основе
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
овать путем выбора полиола. Напротив, полиизоцианаты на основе линейных диизоцианатов, таких как ГДИ, позволяют получать эластичные пленки, гибкость и твердость которых можно регулировать в широких пределах за счет использования большого разнообразия полиолов. Что касается реакционной способности, то у поиизоцианатов она такая же, как и у диизоцианатов. На нее влияют стерические эффекты и тип NCO-группы - первичная вторичная или третичная.
Схемы реакций, приведенные ниже, приобрели промышленное значение при получении производных диизоцианатов [1] .
Промышленные изоцианаты не являются индивидуальными соединениями, а представляют собой смеси олигомеров с молекулярно массовым распределением. Это объясняется тем, что не только исходные мономерные диизоцианаты, но также и образующиеся полиизоцианаты продолжают реагировать с образованием более высокомолекулярных соединений. Для предотвращения образования сильносшитых высокомолекулярных продуктов в реакции участвует только некоторая доля изоцианатных групп, а непрореагтровавший избыток диизоцианаты впоследствии удаляется из реакционной смеси перегородкой.
Средняя молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение олигомерных полиизоцианатных смесей, полученных таким образом, непосредственно зависит от степени превращения исходных мономеров. В соответствии с требованиями потребителя, это позволяет регулировать в определенных пределах такие свойства продукта, как эквивалентная масса, средняя изоцианатная функциональность и вязкость.
В то время как при более высоких конверсиях увеличивается средняя молекулярная масса, вязкость и изоцианатная функциональность продукта, при меньших конверсиях увеличивается доля низкомолекулярных олигомеров, и образующиеся полиизоцианаты обладают низкой вязкостью пониженной функциональностью. Реакциями, используемыми при производстве полиизоцианатов, можно управлять. Так, например, при более высоких конверсиях соответствующих повышенному содержанию более высокомолекулярных полимеров, степень физической сушки лакокрасочной пленки можно повысить. Напротив, при определенном пути управления реакцией, позволяющем получать более низкомолекулярные полиизоцианаты, открывается возможность создавать экологически более безопасные лакокрасочные материалы с низким содержанием растворителей или вообще без них.
К полиизоцианатам, используемым для получения покрытий, предъявляют жесткие требования относительно их беiветности. Поэтому для удаления избытка непрореагировавших диизоцианатов их отгоняют в тонкопленочных испарителях, когда продукт подвергается кратковременному воздействию повышенных температур.
Водные двухупаковочные полиуретановые системы уже являются альтернативными материалами с низким содержанием летучих органических соединений, конкурирующими с обычными органоразбавляемыми лакокрасочными материалами во многих областях применения. В этих двухфазных системах очень большое значение для достижения высокого качества получаемых покрытий имеет правильный выбор водной дисперсии полиола, а особенно выбор сшивающего агента.
Существуют две возможности образования трехмерной структуры из водных полимерных дисперсий [2]:
- применение гидрофобных, предпочтительно низковязких полиизоцианатов, аналогичных тем, которые используются в обычных двухкомпонентных полиуретановых материалах.
применение гидрофильно-модифицированных, самостоятельно эмульгирующихся полиизоцианатов, специально разработанных для этой цели.
Если низковязкие гидрофобные полиизоцианаты можно ввести в водные дисперсии только с использованием подходящих сопутствующих органических растворителей и высоких усилий сдвига (например, применение перемешивающих или диспергирующих машин), то в случае гидрофильно-модифицированных полиизоцианатов появляется возможность получения гомогенной не содержащей сорастворителей смеси связующего и сшивающего агента путем простого смешения вручную.
Для получения гидрофильных полиизоцианатов использовались различные подходы. Кроме применения внешних эмульгаторов, которым присущи различные недостатки, особенно эффективным оказалось частичное взаимодействие гидрофобных полиизоцианатов с гидрофильными сореагентами. Высокоактивные молекулы эмульгатора получают непосредственно в полиизоцианатной смеси. Таким способом можно получить покрытия, к качеству которых предъявляются самые высокие требования.
Например, простая реакция алифатических или циклоалифатических полиизоцианатов, таких как тримеры ГДИ, с низкомолекулярными монофункциональными простыми полиэфироспиртами на основе окиси этилена приводит к образованию полиизоцианатных смесей.
Неионогенную гидрофильно-модифицированную молекулу типа простого полиэфируретана можно представить в виде.
Такие гидрофилизованные полиизоцианаты можно легко эмульгировать в воде вручную без применения больших усилий сдвига [1]. Водоэмульгируемые полиизоцианаты этого типа в настоящее время являются общепринятыми сшивающими агентами для большинства водных лакокрасочных материалов.
Химическая гидрофильная модификация полиизоцианатов с помощью реакции уретанообразования с участием простых полиэфиров приводит, однако, к снижению изоцианатной функциональности, и поэтому образующиеся покрытия характеризуются более низкой плотностью сшивки, что обычно проявляется в ?/p>