Extensores de cadeia hidrófila carboxílicos DMBA e DMPA.

Prefácio

Na produção de poliuretano à base de água, o ácido carboxílico como extensor de cadeia hidrofílica aniônica é um tipo de ácido carboxílico com diol, que tem sido amplamente utilizado por sua estrutura molecular única e excelente desempenho do produto.
O extensor de cadeia do tipo ácido carboxílico inclui principalmente ácido 2,2-dihidroximetilpropiônico (DMPA) e ácido 2,2-dihidroximetilbutírico (DMBA).É uma molécula de diol bloqueada multifuncional única com grupos hidroxila e carboxila.Após a neutralização com álcali, o grupo ácido livre pode melhorar ativamente a solubilidade em água ou o desempenho de dispersão da resina;Grupos polares foram introduzidos para melhorar a adesão de revestimentos e as propriedades de tingimento de fibras sintéticas;Aumente a solubilidade alcalina do revestimento.Pode ser aplicado ao sistema de poliuretano solúvel em água, resina alquídica solúvel em água e resina de poliéster, revestimento de éster epóxi, elastômero de poliuretano e revestimento em pó.
Também pode ser usado em materiais químicos de couro, cristais líquidos, tintas, aditivos alimentares e produtos químicos adesivos, especialmente na fabricação de poliuretano de emulsão de água e agentes de acabamento de couro.Não é apenas um extensor de cadeia, mas também um bom agente autoemulsionante para poliuretano, o que pode melhorar muito a estabilidade da loção aquosa de poliuretano, por isso é amplamente utilizado.

Vantagens de usar ácido diidroximetilcarboxílico

A loção aquosa de poliuretano geralmente introduz agente hidrofílico na cadeia molecular de poliuretano, depois neutraliza com álcali para formar sal e dispersa em água desionizada por agitação mecânica para formar loção aquosa de poliuretano.
Existem principalmente três tipos de agentes hidrofílicos usados ​​em poliuretano à base de água: aniônicos, catiônicos e não iônicos.O tipo aniônico inclui principalmente: ácido 2,2-dihidroximetilpropiônico, ácido 2,2-dihidroximetilbutírico, ácido tartárico, sulfonato de butanodiol, etilenodiaminoetanossulfonato de sódio, glicerol e anidrido maleico;O tipo catiônico inclui principalmente: metildietanolamina, trietanolamina, etc;O tipo não iônico inclui principalmente óxido de polietileno terminado em hidroxila.
O teor de agente hidrofílico não iônico, como óxido de polietileno, deve ser muito alto para tornar a dispersão estável.A resina de poliuretano à base de água feita de hidroxilpolioxietileno éter como grupo hidrofílico tem boa resistência a eletrólitos, mas a resistência à água do filme é muito baixa, por isso não é prática;
O agente hidrofílico catiônico, como o aduto de acrilato de sódio de etilenodiamina, como um composto hidrofílico, torna todo o sistema de reação alcalino.Não há apenas uma reação rápida entre o grupo -NH2 e o grupo -NCO, mas também uma reação entre o grupo -NCO e -nhcoo.Portanto, a reação é difícil de controlar e é fácil de gelificar.Além disso, a loção preparada possui partículas grossas e baixa resistência à água formadora de filme, por isso não pode ser utilizada na indústria;
O ácido diidroximetil carboxílico na forma aniônica contém dois grupos hidroxila e também atua como um extensor de cadeia.Esta dupla função faz com que apresente grandes vantagens na preparação de loção Pu autoemulsionante.Durante a síntese de carbamato, torna o sistema de reação ácido.Em condições ácidas, a reação entre - NCO e - Oh é leve, enquanto - nhcoo - não participa da reação e não causa gel.Além disso, o ácido dimetilol carboxílico também atua como um extensor de cadeia, de modo que o grupo hidrofílico (ou seja, o grupo carboxila) está localizado no segmento da cadeia macromolecular.Usando amina terciária como agente neutralizante, pode ser preparada uma resina aquosa de poliuretano com excelente estabilidade e excelente resistência à água e solventes formadoras de filme.O ácido dihidroximetil carboxílico é o melhor composto hidrofílico amplamente utilizado na preparação de resina de poliuretano à base de água.

Ácido 2,2-Dihidroximetilpropiônico (DMPA) e Ácido 2,2-Dihidroximetilbutírico (DMBA)

Entre os dois tipos de ácidos diidroximetilcarboxílicos, o ácido 2,2-diidroximetilpropiônico tem sido usado há muito tempo e é um extensor de cadeia hidrofílico amplamente utilizado atualmente.Embora tenha muitas vantagens, também apresenta muitas desvantagens, principalmente devido ao seu alto ponto de fusão (180-185 ℃), que é difícil de aquecer e derreter, o que requer a adição de solventes orgânicos como N-metilpirrolidona (NMP), n N-dimetilamida (DMF), acetona, etc., enquanto NMP tem um alto ponto de ebulição, que é difícil de remover após a preparação de APU.Além disso, o DMPA tem uma pequena solubilidade em acetona, e uma grande quantidade de acetona precisa ser adicionada no processo de síntese.O processo de remoção de cetona não apenas desperdiça energia, mas também traz riscos à segurança.Portanto, o uso de ácido 2,2-diidroximetilpropiônico não é apenas alto no consumo de energia, mas também fácil de causar resíduos orgânicos no produto.
Comparado com o ácido 2,2-dihidroximetil propiônico, o ácido 2,2-dihidroximetil butírico tem as seguintes vantagens:
1. Tem melhor solubilidade em solventes orgânicos.A tabela a seguir mostra os dados de solubilidade de DMBA e DMPA em diferentes temperaturas e solventes;
Dados de solubilidade de DMBA e DMPA em diferentes temperaturas e solventes:

Solubilidade: unidade: g / 100g solvente
Solubilidade em água: 48% para DMBA e 12% para DMPA.

2. Alta taxa de reação, velocidade de reação rápida e baixa temperatura de reação.Por exemplo, o tempo de reação para sintetizar o pré-polímero de poliuretano é curto, geralmente apenas 50-60 minutos, enquanto o DMPA leva 150-180 minutos;
3. É usado para loção de poliuretano à base de água com tamanho de partícula mais fino e distribuição estreita;
4. Baixo ponto de fusão, 108-114 ℃;
5. A diversidade de fórmulas pode reduzir o uso de solventes, reduzindo assim o custo de solventes e tratamento de efluentes líquidos;
6. Pode ser utilizado para preparar sistemas de poliuretano e poliéster totalmente isentos de solventes;
No processo de síntese real, ele não precisa consumir nenhum solvente.A loção produzida tem bom desempenho e excelentes propriedades mecânicas do filme, o que não só diminui o tempo de reação, reduz o consumo de energia, como também economiza energia.Portanto, o ácido 2,2-dihidroximetilbutírico é o composto hidrofílico mais conhecido.