探索使用Bio-Derived Isosorbide-Based多元醇合成的高性能聚氨酯| PCI杂志

聚氨酯(脓)是一种非常灵活和广泛使用的一类工业聚合物。美国生产利率在2016年接近三百万吨,¹和全球聚氨酯市场预计将在2028年价值约950亿美元。²

脓是由多元醇与二异氰酸酯反应或uv—。这个化学固有的多功能性与广泛的两种类型的单体使用。几十年来,高分子科学家们已经学会了如何控制和操纵聚氨酯化学塑料优化应用程序从绝缘建筑和冰箱/冰柜,家具和衬底、鞋类和涂料。然而,与大多数聚合物,脓通常由化石燃料的构建块。

那些在聚氨酯化学的前沿工作现在bio-derived替代品,使社会的过渡到一个面板的持续使用这些有价值的材料,同时,获得新的性能概要文件。188金宝搏bet官网

Danimer科学(班布里奇,格鲁吉亚),可持续发展的先驱聚合物,最近开发了一个投资组合的100% bio-derived多元醇(株式会社™)聚氨酯合成,使用异山梨醇。

异山梨醇是基于植物、可再生原料在工业规模非常高纯度(POLYSORB®)的火箭(法国)Lestrem办一座,一个全球领先的植物性成分。新的多元醇已被证明提供增强聚氨酯性能以及满足要求可再生/可持续的原料。

本文介绍了多个潜在使用异山梨醇的聚氨酯化学和提供实验数据演示新单体与常规替代双组分涂料,(手),水分散体和铸造的应用。

创建新的多元醇对聚氨酯的合成

异山梨醇经常引用的是一个可持续的单体塑料制造的巨大的潜力。图1中的示意图说明了其生产可再生,植物性原料。植物淀粉的水解生成葡萄糖,转化为通过减少顺序和脱水山梨糖醇,异山梨醇。

**图1”**异山梨醇是一个多才多艺,可持续单体聚合物生产、可再生植物原料制成的。

这个过程已经逐步完善和优化生产高度一致,高纯度异山梨醇工业规模。得到的单体是可持续的。碳足迹已经减少到只有0.09公斤有限公司₂/公斤的产品*——无毒,可用在多个成绩满足要求不同的聚合物生产商。

它在宠物和聚碳酸酯的生产应用程序,并且可以扮演各种角色在聚氨酯化学(图2)。

**图2”**POLYSORB异山梨醇是一种低分子量二醇,可以扮演不同的角色在聚氨酯化学。(NEOSORB山梨糖醇,BIOSUCCINIUM bio-succinic酸从火箭额外的产品组合,PU化学家可以使用在聚氨酯合成更可持续的材料。)188金宝搏bet官网

做一个定制的聚氨酯与属性适用于特定应用程序依赖于开发一个适当的配方。多元醇形成了大量的配方,包括选定的di -或聚异氰酸酯,可能另外合并链延伸部分,催化剂、表面活性剂、颜料、阻燃剂、附着力促进剂,并吹代理。

聚氨酯是由异氰酸酯和多元醇之间的放热反应,反应在室温下,容易,但可以通过催化加速。与其他聚合物,脓的时候使用/应用程序。

异山梨醇是一个二醇,是其前体山梨糖醇。都可以直接使用链延伸部分构建分子量。异山梨醇也可以用作添加剂改善聚氨酯性能或直接作为多元醇反应,仅作为融合的一部分。二醇异山梨醇生产线性聚合物等更高的活性羟基的数量增加交联时,生产的PU更大的刚度。事实上,多元醇的选择是化学家的一个主要方式控制刚度和成品的硬度聚氨酯。

最后,异山梨醇可用于合成其他多元醇,如polyester-polyols polycarbonate-polyols, polyether-polyols,和/或聚碳酸酯聚酯多元醇,通过与其他二醇反应如1、4-butane-diol,如图所示。

Danimer科学利用这一功能来创建bio-derived株式会社家庭100%,hydroxy-terminated寡聚物,专门为聚氨酯合成。这些广泛的、有益的应用程序在所有类型的聚氨酯系统包括uv固化系统和热塑性脓(tpu)。优越性能是由于异山梨醇的脂环族的性质,但这些创新的多元醇合成提供高水平的初级氢氧根为了增强反应。

主氢氧根在该地区的三倍比次级羟基化反应,发现在未反应的异山梨醇。株式会社2426年和2962年株式会社已经批准使用,而另外两个多元醇正在等待污染登记。可以实现以下研究说明株式会社2426年和2962年株式会社在三种不同类型的聚氨酯系统。

案例研究一个

提高耐磨性、耐冲击和双组分聚氨酯涂料的附着力

双组分聚氨酯(2 k)系统是涂层的基准应用程序提供高性能的完成,是用来保护产品从钢结构、建筑家具和内部镶板、栏杆等特性。

由于多元醇(树脂)和异氰酸酯(硬化剂)分别存储,2 k PU系统提供高稳定的额外好处/长的保质期。2 k PU涂料可以制定提供紫外线稳定性和耐候性,良好的机械性能概要(硬度、韧性和灵活性)和良好的耐化学性。

表1显示了数据2 k溶剂涂料系统基于株式会社2426年和2962年株式会社。基线数据也测量使用商用聚酯二醇(1,6己二醇(HDO) /新戊二醇(NPG)己二酸)的相对分子量。

**表1”**机械测试结果2 k聚氨酯涂料配方小说bio-derived多元醇(株式会社2426年和2962年株式会社)确认增强力学性能相对于商业聚酯二醇替代(HDO / NPG)。

测试方法:ASTM D4060, 3359, 22402794。

所有的涂料都制定有脂肪族聚异氰酸酯的异氰酸酯指数1.05和70%的固体加载在乙酸乙酯(溶剂)。二月桂酸二丁基锡(DBTDL)成立作为催化剂的浓度100 ppm。

涂料被吸引在钢问面板和泰伯面板的厚度0.3毫米使用一只鸟酒吧。得到的样品在室温下被治愈24小时为8小时,然后在70°C之前描述对耐磨性(泰伯磨损),粘附(阴影粘连),硬度(海岸),灵活性(心轴弯曲试验,ASTM D552)和抗冲击性。

所有的面板表现出类似的灵活性,通过芯棒弯曲试验180°C。然而,显著差异观察对耐磨性和附着力。

交付的生物多元醇性能优越在这些领域相对于控制,尤其是株式会社2426年生产的涂层耐磨性显著更好和更高的附着力。

这个系统的得分也高的硬度和耐冲击。株式会社2962年相对于表现也很好控制对硬度;耐冲击有点低。

涂料的配方株式会社2426年相对于控制,也表现出了优越的耐化学性特别是腐蚀性和特种液压工作油,防火航空流体(图3)。总之,在这个要求应用程序中,交付的新bio-derived多元醇聚氨酯涂料具有一系列显著增强的和有价值的属性相对于商业控制。

图3 Updated.jpg — **图3»**耐化学性测试结果为2 k聚氨酯涂料配方株式会社2426年(右)确认增强性能相对于商业聚酯二醇(左)替代腐蚀性和特种液压工作油。

案例研究2

提高聚氨酯分散体的硬度

水性聚氨酯分散体(手)的使用正在增长,主要的景点是易于使用和减少水平的挥发性有机化合物(挥发性有机化合物的仪器)。性能也改善。手现在被广泛用作皮革涂料,纺织品和地板,油墨和粘合剂。

聚碳酸酯基手往往是与特殊性能相关的但可以高度粘性,使应用程序更加困难;polyester-based系统是一个更便宜的选择。Polyether-based前脚是成本最低的选项,但性能限制意味着他们通常只适合少要求应用程序。

表2显示了数据手系统基于株式会社2426年和2962年株式会社。基线数据也用商用聚酯(HDO / NPG己二酸)和聚碳酸酯二醇(1,4 BDO启动系统)类似的分子量。

**表2”**机械测试结果与小说bio-derived前脚制定多元醇(株式会社2426年和2962年株式会社)确认增强力学性能相对于商业聚酯和聚碳酸酯二醇替代方案。

所有的涂料被制定为标准,anionically稳定脂肪族使用H布丁₁₂MDI (methylenediphenyl二异氰酸酯)和NMP作为co-solvent (N-methylpyrrolidone)。额外的配方成分包括dimethylol丙酸(注射剂,作为稳定剂);三乙基胺(茶,作为抗衡离子)和肼(如链extender)。基质涂层被吸引了,在前面的案例研究中,0.3毫米的厚度,然后室温固化24小时,随后8小时在70°C。

由此产生的样本具有耐冲击、硬度(Koenig计数,ASTM D4366),粘附(阴影评级),和灵活性(心轴弯曲)。在这个应用程序中,bio-derived多元醇表现出类似的性能在所有指标,除了硬度优良特征观察,尤其是与株式会社2962年交付最难的涂层的手。耐溶剂性也是评估这里过于密切观察到类似的结果(表3)尽管株式会社系统交付一些边际收益。

**表3”**耐化学性测试结果与小说bio-derived前脚制定多元醇(株式会社2426年和2962年株式会社)确认大致相当于商业聚酯和聚碳酸酯类似物性能。

总之,对于手,bio-derived多元醇提供基本类似的性能在房地产石板,例外的硬度提高。值得注意的是,这种改进是相对于聚碳酸酯二醇布丁,这往往是与性能特别高。

案例研究三

提高聚氨酯铸件的机械性能

脓的铸件,在柔软的硅胶模具,是一个简单的、低成本的过程常用物品从轮子,滚轴,减震器等汽车零部件鞋鞋垫和电子外壳。原型和产品设计也是一个重要的应用程序,与铸造特别适合于低到中等产量。

铸造配方通常优化控制生成的组件的机械性能和承受相当大的多功能性调整性能对硬度、耐磨、耐冲击和力量。

表4显示了铸聚氨酯样品生产数据使用株式会社2426年和2962年。基线数据也测量使用商用聚酯多元醇(HDO / NPG己二酸)的相对分子量。把脓是多元醇的合成与每个使用一个hexamethylene-diisocyanate (HDI)三聚物和异氰酸酯指数为1.05。其他成分的配方包括硅胶(表面活性剂);去沫剂;水分清道夫,减少泡沫和缺陷;根据需要和碳化二亚胺(交联剂)。