ตัวขยายสายโซ่คาร์บอกซิลิกที่ชอบน้ำ DMBA และ DMPA

คำนำ

ในการผลิตโพลียูรีเทนในน้ำ กรดคาร์บอกซิลิกเป็นตัวขยายสายโซ่ anionic hydrophilic เป็นกรดคาร์บอกซิลิกชนิดหนึ่งที่มีไดออล ซึ่งมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านโครงสร้างโมเลกุลที่เป็นเอกลักษณ์และประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่ยอดเยี่ยม
ตัวขยายสายโซ่ชนิดกรดคาร์บอกซิลิกส่วนใหญ่ประกอบด้วย 2,2-dihydroxymethylpropionic acid (DMPA) และ 2,2-dihydroxymethylbutyric acid (DMBA)เป็นโมเลกุลไดออลที่ถูกบล็อกแบบมัลติฟังก์ชั่นที่มีทั้งหมู่ไฮดรอกซิลและคาร์บอกซิลหลังจากการทำให้เป็นกลางด้วยด่าง กลุ่มกรดอิสระสามารถปรับปรุงความสามารถในการละลายน้ำหรือประสิทธิภาพการกระจายของเรซินกลุ่มขั้วโลกถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงการยึดเกาะของสารเคลือบและคุณสมบัติการย้อมสีของเส้นใยสังเคราะห์เพิ่มความสามารถในการละลายด่างของสารเคลือบสามารถใช้กับระบบโพลียูรีเทนที่ละลายน้ำได้ อัลคิดเรซินที่ละลายน้ำได้และโพลีเอสเตอร์เรซิน เคลือบอีพอกซีเอสเทอร์ ยูรีเทนอีลาสโตเมอร์และสีฝุ่น
นอกจากนี้ยังสามารถนำมาใช้ในวัสดุเคมีหนัง ผลึกเหลว หมึก วัตถุเจือปนอาหารและสารเคมีกาว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตน้ำอิมัลชันยูรีเทนและสารตกแต่งหนังมันไม่ได้เป็นเพียงตัวขยายโซ่ แต่ยังเป็นตัวแทนอิมัลซิไฟเออร์ในตัวที่ดีสำหรับยูรีเทนซึ่งสามารถปรับปรุงความเสถียรของโลชั่นน้ำโพลียูรีเทนได้อย่างมากดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลาย

ข้อดีของการใช้กรดไดไฮดรอกซีเมทิลคาร์บอกซิลิก

โลชั่นโพลียูรีเทนแบบน้ำมักจะแนะนำสารที่ชอบน้ำในสายโซ่โมเลกุลโพลียูรีเทน จากนั้นทำให้เป็นกลางด้วยด่างเพื่อสร้างเกลือ และกระจายตัวในน้ำที่ปราศจากไอออนโดยการกวนเชิงกลเพื่อสร้างโลชั่นที่เป็นน้ำโพลียูรีเทน
สารที่ชอบน้ำส่วนใหญ่มีสามประเภทที่ใช้ในโพลียูรีเทนในน้ำ ได้แก่ ประจุลบ ประจุบวก และไม่ใช่ไอออนิกประเภทประจุลบส่วนใหญ่ประกอบด้วย: กรด 2,2-dihydroxymethylpropionic, กรด 2,2-dihydroxymethylbutyric, กรดทาร์ทาริก, บิวเทนไดออลซัลโฟเนต, โซเดียมเอทิลีนไดเอมีนอีเทนซัลโฟเนต, กลีเซอรอลและมาลิกแอนไฮไดรด์;ประเภท Cationic ส่วนใหญ่ประกอบด้วย: methyldiethanolamine, triethanolamine ฯลฯ ;ชนิดที่ไม่ใช่ไอออนิกส่วนใหญ่ประกอบด้วยพอลิเอทิลีนออกไซด์ที่สิ้นสุดด้วยไฮดรอกซิล
ปริมาณของสารที่ชอบน้ำที่ไม่ใช่ไอออนิก เช่น พอลิเอทิลีนออกไซด์ต้องสูงมากเพื่อให้การกระจายตัวมีความเสถียรเรซินโพลียูรีเทนในน้ำที่ทำจากไฮดรอกซิลพอลิออกซีเอทิลีนอีเทอร์เนื่องจากกลุ่มที่ชอบน้ำมีความต้านทานอิเล็กโทรไลต์ที่ดี แต่ฟิล์มต้านทานน้ำได้ต่ำมาก ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้งานได้จริง
สารที่ชอบน้ำด้วยประจุบวก เช่น เอทิลีนไดเอมีน โซเดียม อะคริเลตแอดดักต์ เป็นสารประกอบที่ชอบน้ำ ทำให้ระบบปฏิกิริยาทั้งหมดเป็นด่างไม่เพียงแต่ปฏิกิริยาที่รวดเร็วระหว่าง - กลุ่ม NH2 และ - กลุ่ม NCO แต่ยังมีปฏิกิริยาระหว่าง - กลุ่ม NCO และ - nhcooดังนั้นปฏิกิริยาจึงควบคุมได้ยากและง่ายต่อการเจลนอกจากนี้ โลชั่นที่เตรียมไว้ยังมีอนุภาคหยาบและคุณสมบัติต้านทานน้ำที่ก่อตัวเป็นฟิล์มได้ไม่ดี จึงไม่สามารถนำมาใช้ในอุตสาหกรรมได้
กรดไดไฮดรอกซีเมทิลคาร์บอกซิลิกในรูปแบบประจุลบประกอบด้วยกลุ่มไฮดรอกซิลสองกลุ่มและยังทำหน้าที่เป็นตัวขยายสายโซ่อีกด้วยบทบาทคู่นี้ทำให้แสดงให้เห็นข้อดีอย่างมากในการเตรียมโลชั่น Pu แบบอิมัลชันในตัวในระหว่างการสังเคราะห์คาร์บาเมต จะทำให้ระบบปฏิกิริยาเป็นกรดภายใต้สภาวะที่เป็นกรด ปฏิกิริยาระหว่าง - NCO และ - Oh จะไม่รุนแรง ในขณะที่ - nhcoo - ไม่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาและจะไม่ทำให้เกิดเจลนอกจากนี้ กรดไดเมทิลลอลคาร์บอกซิลิกยังทำหน้าที่เป็นตัวขยายสายโซ่ เพื่อให้กลุ่มที่ชอบน้ำ (เช่น หมู่คาร์บอกซิล) ตั้งอยู่ในส่วนของสายโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่การใช้เอมีนในระดับอุดมศึกษาเป็นสารทำให้เป็นกลาง สามารถเตรียมเรซินโพลียูรีเทนที่เป็นน้ำที่มีความคงตัวที่ดีเยี่ยมและน้ำที่ขึ้นรูปฟิล์มได้ดีเยี่ยมและความทนทานต่อตัวทำละลายกรดไดไฮดรอกซีเมทิลคาร์บอกซิลิกเป็นสารประกอบที่ชอบน้ำที่ดีที่สุดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมโพลียูรีเทนเรซินในน้ำ

2,2-Dihydroxymethylpropionic Acid (DMPA) และ 2,2-Dihydroxymethylbutyric Acid (DMBA)

ในบรรดากรดไดไฮดรอกซีเมทิลคาร์บอกซิลิกสองชนิด กรด 2,2-ไดไฮดรอกซีเมทิลโพรพิโอนิกถูกใช้มาเป็นเวลานาน และเป็นสารขยายสายโซ่ที่ชอบน้ำที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันแม้ว่าจะมีข้อดีหลายประการ แต่ก็มีข้อเสียอยู่หลายประการ สาเหตุหลักมาจากจุดหลอมเหลวสูง (180-185 ℃) ซึ่งยากต่อการให้ความร้อนและละลาย ซึ่งต้องเติมตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น N-methylpyrrolidone (NMP) n N-dimethylamide (DMF), อะซีโตน ฯลฯ ในขณะที่ NMP มีจุดเดือดสูง ซึ่งยากต่อการกำจัดหลังจากเตรียม APUนอกจากนี้ DMPA ยังมีความสามารถในการละลายในอะซิโตนได้เล็กน้อย และจำเป็นต้องเติมอะซิโตนจำนวนมากในกระบวนการสังเคราะห์กระบวนการกำจัดคีโตนไม่เพียงทำให้สิ้นเปลืองพลังงานเท่านั้น แต่ยังก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยอีกด้วยดังนั้นการใช้กรด 2,2-dihydroxymethylpropionic acid จึงไม่เพียงแค่มีการใช้พลังงานสูงเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดสารอินทรีย์ตกค้างในผลิตภัณฑ์ได้ง่ายอีกด้วย
เมื่อเทียบกับ 2,2-dihydroxymethyl propionic acid 2,2-dihydroxymethyl butyric acid มีข้อดีดังต่อไปนี้:
1. มีความสามารถในการละลายได้ดีขึ้นในตัวทำละลายอินทรีย์ตารางต่อไปนี้แสดงข้อมูลความสามารถในการละลายของ DMBA และ DMPA ในอุณหภูมิและตัวทำละลายต่างๆ
ข้อมูลความสามารถในการละลายของ DMBA และ DMPA ในอุณหภูมิและตัวทำละลายที่แตกต่างกัน:

ความสามารถในการละลาย: หน่วย: g / 100g ตัวทำละลาย
ความสามารถในการละลายน้ำ: 48% สำหรับ DMBA และ 12% สำหรับ DMPA

2. อัตราการเกิดปฏิกิริยาสูง ความเร็วปฏิกิริยาเร็ว และอุณหภูมิปฏิกิริยาต่ำตัวอย่างเช่น เวลาปฏิกิริยาสำหรับการสังเคราะห์โพลียูรีเทนพรีพอลิเมอร์สั้น โดยทั่วไปเพียง 50-60 นาที ในขณะที่ DMPA ใช้เวลา 150-180 นาที
3. ใช้สำหรับโลชั่นโพลียูรีเทนในน้ำที่มีขนาดอนุภาคละเอียดกว่าและกระจายตัวได้แคบ
4. จุดหลอมเหลวต่ำ 108-114 ℃;
5. ความหลากหลายของสูตรสามารถลดการใช้ตัวทำละลาย ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนของตัวทำละลายและการบำบัดของเสียที่เป็นของเหลว
6. สามารถใช้เตรียมระบบยูรีเทนและโพลีเอสเตอร์ที่ปราศจากตัวทำละลายได้อย่างสมบูรณ์
ในกระบวนการสังเคราะห์จริง ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวทำละลายใดๆโลชั่นที่ผลิตออกมานั้นมีประสิทธิภาพที่ดีและคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยมของฟิล์ม ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดเวลาปฏิกิริยา ลดการใช้พลังงาน แต่ยังช่วยประหยัดพลังงานอีกด้วยดังนั้นกรด 2,2-dihydroxymethyl butyric จึงเป็นสารประกอบที่ชอบน้ำที่รู้จักกันดีที่สุด