Свойства дисперсии и пленок - Синтез полиуретанов

В отличие от ПУ на основе растворителей, частицы должны сначала вернуться в непрерывной органической фазе, прежде чем отдельные полимерные цепи могут запутаются и образуют окончательную пленку. Плохая коалесценция может привести к слабому блеску пленки, и, как правило, к снижению общих физических свойств. Размер частиц водных дисперсий варьируется от примерно 0,01 до 5 мкм и имеет прямое влияние на стабильность дисперсии. Дисперсии с относительно большим средним размером частиц (> 1 мкм), как правило, неустойчивы по отношению к седиментации. Дисперсии с меньшим средним размером частиц более полезны, так как такие дисперсии стабильны при хранении и имеют высокую поверхностную энергию, что приводит к сильной движущей силе для образования пленки [17]. Поэтому способность контролировать размер частиц практически важна. Поскольку диаметр частиц лежит в интервале с магнитудой в несколько порядков, внешний вид может варьироваться от непрозрачного полупрозрачного золя до молочно-белой дисперсии [18]. На самом деле, дисперсия ПУ является хорошим примером того, что нет четкой границы между раствором, коллоидным золем, дисперсией, суспензией и латексом

Размер частиц дисперсии ПУ более или менее контролируется такими условиями смешения, как обороты в минуту и температура. Тем не менее, это в основном регулируется общей гидрофильностью ПУ, т. е. большая гидрофильность ПУ приводит к меньшему размеру частиц [19]. Иономерные дисперсии показывают асимптотическое уменьшение размера частиц с ионным содержанием. Такое поведение связано с двойным действием ионным центров. То есть, размер частиц уменьшается из-за увеличения гидрофильности и увеличивается за счет увеличения водонабухаемости, а также ожидается общее асимптотическое поведение.

Водная дисперсия ПУ имеет относительно низкую вязкость. Типичные коммерческие марки имеют свою комнатной температуры вязкость, 10700 сП, с типичным содержанием твердого вещества, 30 ~ 40%. Вязкость дисперсии (з) прямо пропорциональна эффективной объемной доли дисперсной фазы при низко диспергированной фазовой концентрации и концентрационная зависимость становится более выраженной при высоко диспергированной фазовой концентрации.

Так как чистое содержание твердого вещества в типичной полиуретановой дисперсии составляет более 30 мас%, члены более высокого порядка должны внести значительный вклад, как показано на рисунке. Набухающая способность, которая увеличивается с увеличением гидрофильности сырья, также способствует эффективной объемной доли дисперсной фазы в вышеприведенном уравнении. Электро вязкостной эффект дисперсии иономера также увеличивает вязкость.

ПУ дисперсии обладают превосходными пленкообразующими свойствами даже при низкой температуре. Они могут быть улучшены путем добавления коалесцирующих растворителей с высокой температурой кипения, таких как N-метилпирролидинон или кетон, или путем добавления пластификаторов. Коалесцирующие агенты часто необходимы при сшитых дисперсий полиуретана, так как способность к образованию пленки уменьшается с увеличением плотности сшивания. Пленкообразующие свойства также улучшаются с более высокой температурой сушки. Общая взаимосвязь структура-свойства полученной из дисперсии пленки, по существу, такая же как у ПУ, полученных из растворителя. Общие свойства пленки определяются типом и количеством мягких и жестких сегментов, фазовым разделением мягкий сегмент-твердый сегмент, плотностью сшивки и т. д. [20]. Тем не менее, существуют определенные свойства дисперсий, которые, как правило, уступают двухкомпонентным полиуретанам из растворителей. Они включают стойкость к водонабуханию, гидролитическую стабильность и стойкость к растворителям. Поскольку эти свойства связаны с самой природой дисперсии, улучшение также ограничены. Стойкость к водонабуханию и гидролитическая стабильность возрастает с уменьшением количества ионных центров, и в этом случае формирование стабильных и хороших дисперсий затрудняется. Устойчивость к воздействию растворителя может быть улучшена при увеличении плотности сшивки, что с другой стороны, затрудняет образование пленки из-за повышенной температуры стеклования и, следовательно, температуры образования пленки. Однако возможно свести к минимуму эти недостатки при использовании составов, которые имеют правильный баланс в плане количества гидрофильных групп и степени сшивки.

Сшивание ПУ дисперсий

Целью модификации является улучшение определенных свойств таких как стойкость к воде, растворителям, и обычная химическая стойкость, а также механические свойства пленок. Среди прочего, часто встречаются прививки и сшивки [21, 22]. В случае полиуретановых дисперсий, сшивание обычно происходит при комнатной температуре и пониженной температуре. Полиазиридины и карбодиимиды доступны для низко температурного сшивания по карбоксильным группам [23, 24]. При пониженных температурах, полиуретановые дисперсии могут быть сшиты посредством уретановых или мочевинных мостиков.

Похожие статьи




Свойства дисперсии и пленок - Синтез полиуретанов

Предыдущая | Следующая