Extenseurs de chaîne hydrophiles carboxyliques DMBA et DMPA.

Préface

Dans la production de polyuréthane à base d'eau, l'acide carboxylique en tant qu'allongeur de chaîne hydrophile anionique est une sorte d'acide carboxylique avec diol, qui a été largement utilisé pour sa structure moléculaire unique et ses excellentes performances de produit.
L'allongeur de chaîne de type acide carboxylique comprend principalement l'acide 2,2-dihydroxyméthylpropionique (DMPA) et l'acide 2,2-dihydroxyméthylbutyrique (DMBA).Il s'agit d'une molécule unique de diol bloqué multifonctionnel avec des groupes hydroxyle et carboxyle.Après neutralisation avec un alcali, le groupe acide libre peut activement améliorer la solubilité dans l'eau ou les performances de dispersion de la résine ;Des groupes polaires ont été introduits pour améliorer l'adhérence des revêtements et les propriétés tinctoriales des fibres synthétiques ;Augmenter la solubilité alcaline du revêtement.Il peut être appliqué au système de polyuréthane soluble dans l'eau, à la résine alkyde soluble dans l'eau et à la résine de polyester, au revêtement d'ester époxy, à l'élastomère de polyuréthane et au revêtement en poudre.
Il peut également être utilisé dans les matériaux chimiques pour le cuir, les cristaux liquides, les encres, les additifs alimentaires et les produits chimiques adhésifs, en particulier dans la fabrication de polyuréthane en émulsion aqueuse et d'agents de finition du cuir.Ce n'est pas seulement un allongeur de chaîne, mais aussi un bon agent auto-émulsifiant pour le polyuréthane, qui peut grandement améliorer la stabilité de la lotion aqueuse en polyuréthane, il est donc largement utilisé.

Avantages de l'utilisation de l'acide dihydroxyméthylcarboxylique

La lotion aqueuse de polyuréthane introduit généralement un agent hydrophile dans la chaîne moléculaire du polyuréthane, puis se neutralise avec un alcali pour former du sel et se disperse dans de l'eau déminéralisée par agitation mécanique pour former une lotion aqueuse de polyuréthane.
Il existe principalement trois types d'agents hydrophiles utilisés dans le polyuréthane à base d'eau : anionique, cationique et non ionique.Le type anionique comprend principalement : l'acide 2,2-dihydroxyméthylpropionique, l'acide 2,2-dihydroxyméthylbutyrique, l'acide tartrique, le sulfonate de butanediol, l'éthylènediamineéthanesulfonate de sodium, le glycérol et l'anhydride maléique ;Le type cationique comprend principalement : la méthyldiéthanolamine, la triéthanolamine, etc. ;Le type non ionique comprend principalement l'oxyde de polyéthylène à terminaison hydroxyle.
La teneur en agent hydrophile non ionique tel que le polyoxyde d'éthylène doit être très élevée pour rendre la dispersion stable.La résine de polyuréthane à base d'eau constituée d'éther d'hydroxypolyoxyéthylène en tant que groupe hydrophile a une bonne résistance aux électrolytes, mais la résistance à l'eau du film est très faible, ce n'est donc pas pratique ;
Un agent hydrophile cationique, tel qu'un produit d'addition d'acrylate de sodium éthylènediamine, en tant que composé hydrophile, rend l'ensemble du système réactionnel alcalin.Il y a non seulement une réaction rapide entre le groupe - NH2 et le groupe - NCO, mais aussi une réaction entre le groupe - NCO et - nhcoo.Par conséquent, la réaction est difficile à contrôler et est facile à gélifier.De plus, la lotion préparée a des particules grossières et une faible résistance à l'eau filmogène, de sorte qu'elle ne peut pas être utilisée dans l'industrie;
L'acide dihydroxyméthylcarboxylique sous forme anionique contient deux groupes hydroxyle et agit également comme un allongeur de chaîne.Ce double rôle lui fait montrer de grands avantages dans la préparation de lotion Pu auto-émulsionnante.Lors de la synthèse du carbamate, il rend le système réactionnel acide.Dans des conditions acides, la réaction entre - NCO et - Oh est douce, tandis que - nhcoo - ne participe pas à la réaction et ne provoquera pas de gel.De plus, l'acide diméthylolcarboxylique agit également comme un allongeur de chaîne, de sorte que le groupe hydrophile (c'est-à-dire le groupe carboxyle) est situé dans le segment de chaîne macromoléculaire.En utilisant une amine tertiaire comme agent neutralisant, une résine de polyuréthanne aqueuse avec une excellente stabilité et une excellente résistance filmogène à l'eau et aux solvants peut être préparée.L'acide dihydroxyméthylcarboxylique est le meilleur composé hydrophile largement utilisé dans la préparation de la résine de polyuréthane à base d'eau.

Acide 2,2-dihydroxyméthylpropionique (DMPA) et acide 2,2-dihydroxyméthylbutyrique (DMBA)

Parmi les deux types d'acides dihydroxyméthylcarboxyliques, l'acide 2,2-dihydroxyméthyl propionique est utilisé depuis longtemps et est un allongeur de chaîne hydrophile largement utilisé à l'heure actuelle.Bien qu'il présente de nombreux avantages, il présente également de nombreux inconvénients, principalement en raison de son point de fusion élevé (180-185 ℃), difficile à chauffer et à fondre, ce qui nécessite l'ajout de solvants organiques tels que la N-méthylpyrrolidone (NMP), n N-diméthylamide (DMF), acétone, etc., tandis que la NMP a un point d'ébullition élevé, difficile à éliminer après la préparation de l'APU.De plus, le DMPA a une faible solubilité dans l'acétone et une grande quantité d'acétone doit être ajoutée dans le processus de synthèse.Le processus d'élimination des cétones gaspille non seulement de l'énergie, mais présente également des risques pour la sécurité.Par conséquent, l'utilisation de l'acide 2,2-dihydroxyméthylpropionique est non seulement très consommatrice d'énergie, mais également facile à provoquer des résidus organiques dans le produit.
Comparé à l'acide 2,2-dihydroxyméthyl propionique, l'acide 2,2-dihydroxyméthyl butyrique présente les avantages suivants :
1. Il a une meilleure solubilité dans les solvants organiques.Le tableau suivant montre les données de solubilité du DMBA et du DMPA à différentes températures et solvants ;
Données de solubilité du DMBA et du DMPA à différentes températures et solvants :

Solubilité : unité : g/100g de solvant
Solubilité dans l'eau : 48 % pour le DMBA et 12 % pour le DMPA.

2. Taux de réaction élevé, vitesse de réaction rapide et basse température de réaction.Par exemple, le temps de réaction pour synthétiser le prépolymère de polyuréthane est court, généralement seulement 50 à 60 minutes, alors que le DMPA prend 150 à 180 minutes ;
3. Il est utilisé pour la lotion de polyuréthane à base d'eau avec une granulométrie plus fine et une distribution étroite;
4. Point de fusion bas, 108-114 ℃ ;
5. La diversité des formules peut réduire l'utilisation de solvants, réduisant ainsi le coût des solvants et du traitement des liquides résiduaires ;
6. Il peut être utilisé pour préparer des systèmes de polyuréthane et de polyester complètement sans solvants ;
Dans le processus de synthèse proprement dit, il n'est pas nécessaire de consommer de solvant.La lotion produite a de bonnes performances et d'excellentes propriétés mécaniques du film, ce qui non seulement raccourcit le temps de réaction, réduit la consommation d'énergie, mais économise également de l'énergie.Par conséquent, l'acide 2,2-dihydroxyméthylbutyrique est le composé hydrophile le plus connu.