聚氨酯分散体(手)要求应用程序选择的聚合物。这些水性聚合物低挥发性有机化合物的仪器,可以制定符合大多数联邦、州和地方排放控制法规。低VOC含量的一个来源是少量的助溶剂,介绍作为加工助剂和附带好处的凝聚粒子分散到一个光滑、连续的弹性膜。助溶剂的需求很多(表1)。M-Pyrol”[N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP)]的助溶剂选择,因为它符合所有的要求。此外,这是一个很好的接合的和有能力的行为作为催化剂和surfactant1(图1)。然而,NMP不是一个低成本的溶剂。它有一个强大的趋势时氧化接触氧化试剂和/或强酸。当遇到高温环境(> 100摄氏度)两个多小时,变色是经常有经验。NMP能够溶解或肿胀的广泛保护齿轮在工业环境中。

加州65号提案要求包含M-Pyrol特殊标签的产品。其他州和国家可能遵循类似的制定。此外,超级基金修正案和再授权法案(SARA)要求的工程量清单M-Pyrol MSDS为每个产品。其它国家的知情权行为,需要识别的M-Pyrol产品和在产品的标签上。全球需要替换或消除NMP聚氨酯分散产品(手)是可取的。

在本文中,我们审查的利弊消除助溶剂或切换到其他有机溶剂。合成路线以减少NMP使用引用的文献。商用NMP-free和cosolvent-free水Witcobond®前脚成绩进行了讨论。广泛的固体含量和平均粒度的例子布丁。这些等级的物理性质可以硬抗和mar,坚硬或柔软和柔软。这些无溶剂的应用手在纺织品、涂料和粘合剂简要回顾。起动公式给出的例子。

讨论

删除的一个重要方面受益M-Pyrol颜色稳定性的改善。如前所述,M-Pyrol残留在干电影往往会引起泛黄,尤其是在高温下。颜色改善的一个好例子是最近开发的克朗普顿Witcobond w - 290 - hsc在我们的实验室。电影从这个M-Pyrol-free产品是白色卡拉拉玻璃和受到140°C 20小时对流烤箱。非常轻微的变色。相比之下,电影从一个产品只包含2.5% M-Pyrol显示明显的发黄(图2)。

替代候选人M-Pyrol预聚物的常规流程阶段必须属性表1所示。很少的商用级溶剂符合所有的标准表1中。DBE(可以从杜邦)适合大多数标准除了不是水溶性和它在水中缓慢水解在高或低的博士同样,丙烯和乙烯碳酸盐有最好的稳定性在低pH值,限制其使用。其他助溶剂如二甲基乙酰胺或乙二醇二甲醚是更加昂贵和没有M-Pyrol的受拉能力或倾向于有刺激气味。

另一种选择是让手没有任何助溶剂。这个选项是最喜欢也最具挑战性的。

经典的方法生产无溶剂前脚是使用挥发性溶剂如丙酮、由蒸馏从完成的乳胶。这种技术通常被称为“丙酮过程”2。这个过程的缺点是经济学。设备不仅需要防爆,但之前提取丙酮干燥回收成本在接下来的批处理或处置焚烧具有重要意义。额外费用来自以来反应堆输出的一个重要组成部分反应堆的体积将会被丙酮。

使无溶剂前脚的另一个有限的选择是通过选择特殊的多元醇/异氰酸酯或使用高NCO /哦比实现一个可行的预聚物粘度。一个特殊的异氰酸酯,允许制备无溶剂前脚的TMXDI (tetramethylenexylene二异氰酸酯)。众所周知,从这个异氰酸酯预聚物的粘度低于可比其他isocyanates3制成的预聚物。这种方法的缺点是成本相对较高的异氰酸酯和相对柔软的手。这样的手可能是良好的粘合剂,但他们会缺乏面漆的硬度和mar阻力。硬度可以增加产品来源于TMXDI通过增加水平的硬段和/或聚合物的交联密度,但这些措施往往招致进一步的额外成本。

克朗普顿已经开发出一种专利process4丙烯酸酯和类似的单体预聚物作为稀释剂。预聚物转化为乳胶后,vinylic单体被困在聚氨酯粒子和随后与自由基聚合乳胶阶段产生溶剂免费核壳型聚氨酯/丙烯酸酯合金(图3)。当粒子合并到一个连续的电影,有一个最低的阶段界限优越的聚氨酯和丙烯酸聚合物导致电影属性作为聚氨酯丙烯酸混合相比,他们都一样纯聚氨酯(表2)。如果使用硬vinylic聚合物,它作为强化物(填料)聚氨酯,并提高了整体硬度和mar阻力。同样的机制,当一个软,vinylic单体,结果硬聚氨酯聚合物作为塑化剂,从而减少接合的需求和较低的成膜温度。这项技术让我们能够生产产品范围广泛的属性。这种技术的一个例子是Witcobond - 100。这种产品有优良性能作为金属底漆涂层或木材清漆厨柜和混凝土涂层(瓦、车库地板等)。这个手的属性如表3所示。这种类型的产品的另一个优点是优越的风化。图4显示的比较QUV老化W-A100与其他聚氨酯和聚氨酯丙烯酸混合。其他无溶剂前脚由不同的专有过程如表4所示。

除了Witcobond w - 170,其余的手在表4是脂肪族。这些脂肪族的成绩,非离子。固体含量范围从30 - 67%,Tg从-47 + 77°C。抗拉强度是1200 - 8200 psi,草地硬度从10 - 64。

应用程序

除了一般的涂料和胶粘剂各种基板上面所提到的,这些成绩尤其适合应用程序表5中列出。表6中的一些建议成绩为各种纺织品的应用程序。值得注意的是这些成绩优秀的颜色稳定在相对较高的温度下。这种色牢度可以在相对较高的温度下固化,而不必担心泛黄。

另一个应用领域,这些成绩是用来印刷油墨的优势。Witcobond的油墨来源于混合- 100和Witcobond w - 290 h不仅具有良好的印刷适性,良好的耐摩擦,容易清理,还提供优质的粘度和剪切,如图5所示。higher-gloss套印清漆提供,3月摩擦和更好的耐化学性。

在某些印刷报纸、无溶剂非离子、阳离子乳液提供广泛制定纬度pH值范围宽。阳离子,特别是,提供了良好的油墨接受喷墨打印和聚乙烯涂层附着力好论文。

皮革喷涂的优点是不仅低voc和高固体含量的内容,还好聚结在室温下。这形成了一个电影的高强度和高伸长为艰难的涂料提供了一个良好的感觉,低温的灵活性,crosslinkable具有良好的层间附着力。

结论

加州65号提案的存在使得M-Pyrol成品不良由于特殊标签的要求潜在的毒性。消除M-Pyrol改变了制造业、聚氨酯乳液的配方和应用。克朗普顿的专利技术利用反应性丙烯酸酯稀释剂生产M-Pyrol自由、低voc Witcobond布丁。完成后的聚氨酯/丙烯酸酯合金具有良好的属性对于许多应用程序。

一系列广泛的M-Pyrol-free和100%的聚氨酯/聚脲也商用克朗普顿的Witcobond聚氨酯分散体。优越的耐泛黄等特性使其适用于要求应用在涂料、油墨和粘合剂。

引用

1本1 -甲基- 2 -吡咯烷酮,巴斯夫公司,1995年版。
2因兹,d和雷夫h .放置聚氨酯科技卷4112 (1976)。
3 Kobylanska,即;Konkus, d . m .;和雷,d . a .粘合剂时代,2001年4月。
4 Loewrigkeit p;范戴克,k . 4644030年美国专利;1987年。

(Witcobond克朗普顿公司的注册商标和/或其子公司。M-Pyrol是ISP的注册商标管理,Inc .)

本文提出了在图片发布会上,2003年10月1日,洛杉矶CA。

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