然而，一系列采用生物基技术的水解稳定聚酯多元醇已经克服了这些缺陷。酯键数量的减少和疏水环境使这些多元醇实际上对水免疫，同时保持耐热和抗紫外线的特性。
在本文中，证明了这些聚酯多元醇，由C-36二聚脂肪酸生产，提高了聚氨酯分散体的水解和存储稳定性。此外，研究结果还表明，由这些多元醇制成的uv固化聚氨酯分散体具有相同的性能，并且显著改善了水分蒸发，从而缩短了固化时间。
最后，将证明涂层在不同塑料基材上的粘附性能有了显著提高。
二聚脂肪酸
多年来，天然油脂为聚氨酯化学家提供了各种各样的组成部分，如甘油和蓖麻油。不太为人所知的是聚氨酯化学中脂肪酸衍生物的使用，即所谓的二聚脂肪酸。这些脂肪酸是由不饱和脂肪酸(来自大豆油或托尔油)在压力、温度和催化作用的组合下转化而来。这一过程产生了产品的混合物，最重要的是二聚脂肪酸。其他的是三聚脂肪酸和异硬脂酸(图1)。从自然通常提供的C-18酸开始，二聚体酸是一个含有36个碳原子的分子，这使它成为迄今为止最长的二聚酸。这种碳氢化合物性质使得二聚体酸和其中包括它的聚合物非常疏水。此外，碳氢化合物特性和非结晶性的结合提供了润滑性和灵活性，即使在非常低的温度下也是如此。
二聚脂肪酸已在聚氨酯、uv固化和聚酯涂料、溶剂和水性体系等领域得到应用。在所有这些应用中，二聚脂肪酸的价值与所提到的特征有关:柔韧性和冲击强度，润湿性和流动性，疏水性和耐水解性。
基于二聚体技术的聚氨酯分散体
二聚体脂肪酸为聚酯和聚氨酯涂料提供了一系列有利的特性，如柔韧性和耐水解性。显然，其他涂层体系也可以从二聚体酸的引入中受益。将二聚脂肪酸转化为相应的二醇，或将二聚脂肪酸构建为端羟基聚酯，使其适合纳入聚氨酯(图2)。基于二聚脂肪酸的聚酯多元醇可以是半结晶型或非晶型，这取决于多元醇单体的选择。当将基于二聚酯的聚氨酯与己二酸聚酯、聚己内酯多元醇和聚醚多元醇进行比较时，很明显，它们形成了自己的类别。与己二酸酯相比，二聚物表现出更低的吸湿率，更低的水解速率和更大的柔韧性。与聚醚(如聚乙二醇(PEG)、聚丙烯乙二醇(PPG)或聚四亚甲基乙二醇(PTMEG)相比，醚键的缺失使得二聚体聚氨酯更能抵抗自由基型攻击(如热、氧化或紫外线辐射)的降解。
这种抗水解和自由基型攻击的稳定性组合是独特的，与重型涂料和粘合剂以及汽车弹性体等应用高度相关。此外，二聚体技术还为低能量表面带来了低温柔韧性、流动性和亲和力。没有比二聚酸更接近聚烯烃成分的单体了。
一系列基于二聚体的聚酯多元醇已经上市，这些材料已经在聚氨酯分散体中进行了测试。188金宝搏bet官网二聚体脂肪酸是疏水的，这使得将它们分散在水中具有挑战性，但这可以通过在加工过程中使用正确的添加方法来解决。
基于二聚酸技术的聚氨酯分散体具有机械强度、附着力、晶粒增强、光泽度和耐化学性。尤其值得注意的是，与己二酸基聚酯多元醇相比，其耐水性得到了改善。基于二聚脂肪酸的多元醇对表面没有损伤，而己二酸酯在水解暴露于表面后显示严重损伤。
耐水解
水基体系的挑战之一是储存时的水解稳定性。当聚酯多元醇掺入到聚氨酯的主干中时，情况尤其如此。将几种聚氨酯分散体暴露在50°C下储存，之后重新评估薄膜强度的保留。从图5可以看出，与己二酸基聚酯多元醇相比，骨架中二聚脂肪酸基聚酯多元醇的包合显著提高了其存储稳定性。这可以通过二聚体聚酯多元醇的疏水性质来解释，保护酯键不水解。
uv固化聚氨酯分散体
结果表明，基于二聚体聚酯多元醇的聚氨酯具有显著的水解稳定性和耐候性。这些改进也与UV聚氨酯分散体有关。采用预聚体工艺路线制备uv -聚氨酯分散体，其中二聚体基聚酯多元醇、二甲基丙酸和异氰酸酯之间的加成反应在水可稀释溶剂(如乙酸乙酯)的存在下发生。预聚物的形成发生在有机相中，在达到理论NCO含量后，预聚物进一步与季戊四醇三丙烯酸酯反应。在将聚合物转移到水中之前，羧基被叔胺中和。一旦成功地分散到水中，低沸点溶剂通过温和蒸馏除去，得到无溶剂的UV聚氨酯分散体，固体含量约为35%。
在本研究中，使用了分子量为2000的多元醇。它们是己二酸己二醇，ptmeg -二醇，半结晶二聚物和无定形二聚物。涂层在15米/分钟的速度下以4次80瓦/厘米的速度固化，以评估50微米干涂层厚度下的化学和机械阻力。
uv - pud的一个主要缺点是需要额外的干燥步骤来从系统中去除水分。考虑到基于二聚体脂肪酸的聚酯多元醇的疏水性质以及在紫外线固化前需要蒸发水分，筛选了基于二聚体的疏水多元醇的影响。
为此，我们研究了应用uv - pud时工业中使用的干燥周期。如图6所示，烘箱中水分蒸发的干燥步骤是一个耗时的步骤。如果可以增加水的蒸发速率，这个时间就可以缩短。对制备的UV-PUDs在干燥过程中的失水情况进行了评价。为此，使用相同重量和固体含量的分散体进行热像分析。烘箱采用红外烘干，温度设定为60°C。图7中的结果表明，含有二聚体脂肪酸的两种聚酯在水蒸发速度快于己二酸酯和聚醚方面表现出明显的优势。
粘附性能
对聚氨酯分散体的粘附性能进行了评估，没有使用常规的涂层粘附性测试方法，而是使用了粘合剂行业中使用的方法。这样做是为了以另一种方式区分聚氨酯分散体的粘结强度。所使用的方法是搭接剪切粘合试验，其中聚氨酯分散体在几种塑料基材上进行测试。
基于己二酸多元醇的PU分散体对测试基材的附着力较低，几乎立即失效。二聚体显著提高了附着力，可能是由于涂层的柔韧性增加，导致应力吸收增加。测试结果如图8所示。
结论
研究表明，基于二聚脂肪酸的聚酯多元醇为聚氨酯分散体提供了几种独特的性能。这些产品的疏水性显著提高了聚氨酯分散体的水解稳定性，因此提高了这些产品的存储稳定性。同样的疏水特性也提高了水在UV-聚氨酯分散系统干燥循环中的蒸发速率。此外，与己二酸基多元醇相比，聚酯多元醇中二聚体脂肪酸结构的形态导致其在PET、ABS和PE等塑料基材上的附着力显著提高。
基于可再生生物基资源的二聚体脂肪酸的聚酯多元醇形成了一类用于聚氨酯分散体的通用原料，使树脂生产商克服了该技术的一些主要挑战。188金宝搏bet官网
本文在由南密西西比大学聚合物和高性能材料学院和南方涂料技术学会主办的水性研讨会上发表，2009年，新奥尔良，洛杉矶。188金宝搏bet官网
