Polyuretanová disperze - Polyurethane dispersion

Polyuretanová disperze, nebo PUD, se rozumí a polyuretan polymer pryskyřice rozptýlené ve vodě, spíše než v rozpouštědle. Jeho výroba zahrnuje syntézu polyurethanů, které mají funkčnost karboxylové kyseliny, nebo neiontových hydrofilů, jako je PEG, zabudovaných do nebo zavěšených na hlavním řetězci polymeru.[1]

Pozadí

Existuje obecný trend k převádění stávajících pryskyřičných systémů na vodní pryskyřice, pro snadné použití a ohled na životní prostředí.[2] Jejich vývoj byl způsoben zejména zvýšenou poptávkou po systémech bez rozpouštědel, protože výroba potahů a lepidel měla za následek zvyšující se uvolňování rozpouštědel do atmosféry z mnoha zdrojů.[3]

Problém vždy spočíval v tom, že polyurethany ve vodě nejsou stabilní a reagují za vzniku močoviny a oxid uhličitý. Na toto téma bylo publikováno mnoho článků.[4][5] Z ekologických důvodů existuje dokonce tlak na to, aby byl PUD k dispozici na vodní i biologické bázi.[6][7][8] PUD se používají kvůli obecné touze formulovat nátěry, lepidla, těsnící materiály a elastomery na bázi vody spíše než na rozpouštědle a kvůli vnímaným nebo předpokládaným výhodám pro životní prostředí.

Syntéza

Techniky a výrobní procesy se v průběhu let změnily od postupů popsaných v prvních publikovaných článcích, článcích v časopisech a patentech. Existuje celá řada technik v závislosti na tom, jaký druh druhu je vyžadován. An ion může být vytvořen anion, čímž se vytvoří aniontový PUD, nebo může být vytvořen kation tvořící kationtový PUD. Je také možné syntetizovat neiontový PUD.[9] To zahrnuje použití materiálů, které budou produkovat páteř ethylenoxidu nebo podobné, nebo přívěsek řetězce z hlavního páteře polymeru. Aniontové PUD jsou zdaleka nejčastější komerčně dostupné. K jejich výrobě se zpočátku vyrábí polyurethanový prepolymer obvyklým způsobem, ale místo pouhého použití isokyanát a polyol, je v polymer Páteřní řetěz nebo přívěsek z hlavní páteře. Tento modifikátor je / byl hlavně kyselina dimethylol propionová (DMPA).[10] Tato molekula obsahuje dva Hydroxyskupina a a karboxylová kyselina skupina.[11] Skupiny OH reagují s isokyanátovými skupinami za vzniku prepolymeru zakončeného NCO, ale s přívěskovou skupinou COOH. To se nyní disperguje ve smyku ve vodě s vhodným neutralizačním činidlem, jako je např Triethylamin. Toto reaguje s karboxylovou kyselinou za vzniku soli, která je rozpustná ve vodě. Obvykle se potom přidá prodlužovač diaminového řetězce za vzniku polyurethanu dispergovaného ve vodě bez volných NCO skupin.[12] Různé papíry a patenty ukazují, že lze použít také prodlužovač aminového řetězce s více než dvěma funkcemi, jako je triamin.[13] Existuje také tlak na strategii syntézy, která není na bázi isokyanátu.[14]

Použití

Použití zahrnuje průmyslové nátěry,[15] UV potahovací pryskyřice,[16] podlahové krytiny,[17] hygienické nátěry,[18] dřevěné nátěry,[19] lepidla,[20] betonové pláště,[21] automobilové povlaky,[22][23] čiré povlaky[24] a antikorozní aplikace.[25] Používají se také při navrhování a výrobě zdravotnických prostředků, jako je polyuretanový obvaz, tekutý obvaz na bázi polyurethanové disperze.[26]

Reference

  1. ^ Ducheyne, Paul; Healy, Kevin; Hutmacher, Dietmar W .; Grainger, David W .; Kirkpatrick, C. James (2015). Komplexní biomateriály. Amsterdam: Elsevier. str.447. ISBN  9780080553023.
  2. ^ „Disperze polyurethanů na bázi vody (PUD) - přehled“. 2015-01-30. Citováno 2018-08-21.
  3. ^ Tant, M. R.; Mauritz, K. A .; Wilkes, G.L. (1997). Ionomery: Syntéza, struktura, vlastnosti a aplikace. London: Blackie Academic Professional. p. 447. ISBN  9780751403923.
  4. ^ Dieterich, D (1981-11-13). "Vodné emulze, disperze a roztoky polyurethanů; syntéza a vlastnosti". Pokrok v organických nátěrech. 9 (3): 281–340. doi:10.1016/0033-0655(81)80002-7. ISSN  0300-9440.
  5. ^ „US Patent US3491050“ (PDF).
  6. ^ Patel, Chintankumar J; Mannari, Vijay (01.05.2014). „Na vzduchu schnoucí polyurethanová disperze z kardanolu: Syntéza a charakterizace povlaků“. Pokrok v organických nátěrech. 77 (5): 997–1006. Bibcode:1992POrCo..20 .... 1B. doi:10.1016 / j.porgcoat.2014.02.006. ISSN  0300-9440.
  7. ^ Gurunathan, T; Arukula, Ravi (01.04.2018). „Vysoce účinná polyuretanová disperze syntetizovaná z obnovitelných zdrojů rostlinného oleje: výzva v zelených materiálech“. Degradace polymerů a stabilita. 150: 122–132. doi:10.1016 / j.polymdegradstab.2018.02.014. ISSN  0141-3910.
  8. ^ Li, Yingyuan; Noordover, Bart A. J .; van Benthem, Rolf A. T. M .; Koning, Cor E. (01.01.2014). „Reaktivita a regioselektivita obnovitelných stavebních bloků pro syntézu ve vodě dispergovatelných polyurethanových prepolymerů“. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2 (4): 788–797. doi:10.1021 / sc400459q. ISSN  2168-0485.
  9. ^ „NEIONOVÉ DISPERZE POLYURETANU S SDE ZMĚNAMI POLYOXYETHYLENU“ (PDF).
  10. ^ „Speciality GEO Využití DMPA pro PUD“ (PDF).
  11. ^ Pubchem. "Kyselina dimethylolpropionová". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Citováno 2018-08-21.
  12. ^ Jang, JY; Jhon, YK; Cheong, IW; Kim, JH (01.01.2002). "Koloidy a povrchy A: Physicochem". Eng. Aspekty. 196: 135–143.
  13. ^ Sun, DC; Chen, Q (01.12.2010). "Vliv prodlužovače a prodloužení řetězu na vlastnosti polyurethanové disperze s vysokým obsahem pevných látek a jejího filmu". Gaofenzi Cailiao Kexue Yu Gongcheng / Science and Engineering of Polymeric Materials Science and Engineering. 26: 69–72.
  14. ^ Ma, S; Chen, C; Sablong, RJ; Koning, CE; Benthem, R (2018). "Neizokyanátová strategie pro aniontově stabilizované vodou ředitelné polymočovinové disperze a povlaky". Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. 56 (10): 1078–1090. doi:10,1002 / pola.28986. ISSN  1099-0518.
  15. ^ Prázdný, Wernere. „FORMULUJÍCÍ DISPERZE POLYURETANU“ (PDF).
  16. ^ Asif, Anila; Huang, Chengyu; Shi, Wenfang (2003). "Chování při UV vytvrzování a hydrofilní vlastnosti UV vytvrditelných vodou ředitelných hyperrozvětvených alifatických polyesterů". Polymery pro pokročilé technologie. 14 (9): 609–615. doi:10,1002 / pat.380. ISSN  1099-1581.
  17. ^ "Podlahové krytiny s PUD" (PDF).
  18. ^ Howarth, GA; Manock, H L (červenec 1997). „Vodou ředitelné polyurethanové disperze a jejich použití ve funkčních nátěrech“. Surface Coatings International. 80 (7): 324–328. doi:10.1007 / bf02692680. ISSN  1356-0751.
  19. ^ „Vodou ředitelné podlahové krytiny na dřevěné podlahy“ (PDF).
  20. ^ „PUD - Polymery - Lepicí suroviny - Lepidla - Trhy a průmyslová odvětví - Disperze a pigmenty BASF“. www.dispersions-pigments.basf.com. Citováno 2019-04-11.
  21. ^ Howarth, GA (2003). „Polyurethany, polyurethanové disperze a polymočoviny: minulost, přítomnost a budoucnost“. Surface Coatings International Část B: Transakce s povlaky. 86 (2): 111–118. doi:10.1007 / BF02699621.
  22. ^ „Patent US5071904A“ (PDF).
  23. ^ Communications, Covestro AG. „Automobilový OEM Metal Metal Basecoat“. www.coatings.covestro.com. Citováno 2019-04-22.
  24. ^ "URESEAL - vysoce lesklý polyuretanový nátěr na bázi vody | Polygem Epoxy". www.polygem.com. Citováno 2019-04-26.
  25. ^ Christopher, Gnanaprakasam; Anbu Kulandainathan, Manickam; Harichandran, Gurusamy (01.07.2015). „Vysoce disperzní vodou ředitelné polyuretanové / ZnO nanokompozity pro ochranu proti korozi“. Journal of Coatings Technology and Research. 12 (4): 657–667. doi:10.1007 / s11998-015-9674-3. ISSN  1935-3804.
  26. ^ Davim, J. Paulo (16. 10. 2012). Návrh a výroba zdravotnických prostředků. Cambridge, UK: Woodhead Publishing. p. 135. ISBN  9781907568725.

externí odkazy