Исследование свойств водных дисперсий гидроксилсодержащих акрилатов и полиизоцианатов и покрытий на их основе
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?худшении химической стойкости.
Это вызвало необходимость разработки усовершенствованных модифицированных простыми полиэфирами полиизоцианатов, в которых каждая гидрофильная полиэфирная цепь соединена с двумя молекулами полиизоцианатов с помощью аллофанатных групп.
Неионогенную гидрофильно-модифицированную молекулу типа простого полиэфираллофаната можно представить в виде
В случае этих неионогенных гидрофилизованных полиизоцианатов второго поколения, модификация простым полиэфиром увеличивает, а не уменьшает изоцианатную функциональность. Поскольку в этом случае требуется меньшее количество простого полиэфироспирта для достижения необходимой диспергируемости продуктов, то такие гидрофильные полиизоцианаты, содержащие полиэфиралофанатный эмульгатор, позволяет получить покрытия с намного более высокой стойкостью к воде и химикатам, чем у покрытий с применением обычных сшивающих агентов, описанных выше.
Несмотря на то, что модифицированные простыми полиэфирами полиизоцианаты достаточно широко представлены на рынке для различных областей применения, у них есть существенный недостаток [2]. При их применении в качестве сшивающих агентов в водных двухупаковочных полиуретановых материалах необходимо особенно высокое содержание простого полиэфира для обеспечения хорошей их диспергируемости, что приводит к сравнительно долгому времени сушки и к повышению гидрофильности отвержденных покрытий. Последнее явилось причиной того, что модифицированные простыми полиэфирами полиизоцианаты не нашли применения там, где предъявляются жесткие требования к стойкости, например, в грунтовках для автомобильной промышленности или в антивандальных покрытиях. Эти недостатки в конечном итоге были преодолены в специально разработанных ионно-модифицированных полиизоцианатах.
Алифатические полиизоцианаты взаимодействуют в мягких условиях с 3-(цикло-гексиламино)пропан-1-сульфоновой кислотой в присутствии нейтрализующих третьичных аминов.
Ионно-модифицированную молекулу можно представить в виде
Независимо от природы солевых групп, полиизоцианаты, модифицированные такой кислотой, обладают хорошей стабильностью при хранении, хорошей прозрачностью и образуют высокодисперсные водные эмульсии даже при сравнительно низком содержании сульфонатных групп.
В настоящее время доступны различные ионно-модифицированные полиизоцианаты, которые можно использовать в рецептурах экологически чистых двухупаковочных водных материалов для получения высококачественных полиуретановых покрытий широкого спектра применения. Эти покрытия столь хороши, как и получаемые из обычных органоразбавляемых систем, с точки зрения сушки, отверждения и химической стойкости. Из-за новых законодательных актов. Требующих дальнейшего уменьшения содержания летучих органических соединений, эти сшивающие агенты найдут еще более широкое применение в будущем, поскольку они не ухудшают качествопокрытий по сравнению с органоразбавляемыми системами.
1.3 Полиолы для водных двухупаковочных полиуретановых систем
На свойства полиуретановых покрытий оказывает влияние не только полиизоцианат, но также в значительной степени и гидроксилсодержащий сореагент, т.е. полиол. Выбор соответствующих полиолов и полиизоцианатов позволяет регулировать основные свойства лакокрасочного материала и образующегося покрытия, например, такие как содержание сухого остатка, высыхание блеск, эластичность и твердость, стойкость к химическим продуктам и гидролиз, соотношение стоимость-эффективность.
В последние годы все большее распространение получают полиуретановые лакокрасочные материалы с использованием в качестве гидроксилсодержащих компонентов акриловых полимеров [5]. Повышенный интерес к такого типа пленкообразующим обусловлен широкой возможностью варьирования свойств соответствующим подбором мономеров для гидроксил содержащих акрилатов. При отверждении их различными полиизоцианатами можно получать материалы с высокими эксплуатационными свойствами. Также акрилуретановые покрытия превосходят полиэфируретановые по блеску, адгезии и атмосферостойкости.
Меньшее значение имеют поликарбонат-, поликапролактон- и полиуретанполиолы. Продукты, содержащие аминогруппы, намного более активны в реакциях с изоционатами и поэтому используются только в специальных случаях или совместно с блокированными полиизоционатами.
Ниже описаны основные методы синтеза и свойства сореагентов для изоцианатов.
Полиакрилатполиолы
Термином полиакрилатполиолы называют сополимеры сложных эфиров акриловой или метакриловой кислот - этилакрилата, бутилакрилата и метилметакрилата, - содержащие гидроксильные группы[1]. На практике наряду с указанными часто используют и другие мономеры, например, стирол, виниловые сложные эфиры и малеаты. Гидроксильные группы, необходимые для взаимодействия с изоционатными группами, обычно вводят непосредственно в структуру сложных эфиров акриловой или метакриловой кислот, например, гидроксиэтилакрилат, гидроксиэтилметакрилат или гидроксипропилметакрилат. Другой метод введения гидроксильных групп основан на реакциях полимер-аналогичных превращений готовых полиакрилатов.
Гидроксилсодержащие полиакрилатные дисперсии являются важным классом продуктов для составления рецептур водных полиуретановых