מרחיבי שרשרת הידרופיליים קרבוקסיליים DMBA ו-DMPA.

הַקדָמָה

בייצור של פוליאוריטן נשוא מים, חומצה קרבוקסילית כמאריך שרשרת הידרופילי אניוני היא סוג של חומצה קרבוקסילית עם דיול, אשר נעשה בה שימוש נרחב בשל המבנה המולקולרי הייחודי שלה וביצועי המוצר המעולים.
מאריך שרשרת מסוג חומצה קרבוקסילית כולל בעיקר חומצה 2,2-די-הידרוקסי-מתיל-פרופיונית (DMPA) וחומצה 2,2-די-הידרוקסי-מתיל-בוטירית (DMBA).זוהי מולקולת דיול חסומה רב-תכליתית ייחודית עם קבוצות הידרוקסיל וקרבוקסיל כאחד.לאחר ניטרול עם אלקלי, קבוצת החומצה החופשית יכולה לשפר באופן פעיל את מסיסות המים או ביצועי הפיזור של השרף;קבוצות פולאריות הוצגו כדי לשפר את ההדבקה של ציפויים ואת תכונות הצביעה של סיבים סינתטיים;הגדל את מסיסות האלקליות של הציפוי.ניתן ליישם אותו על מערכת פוליאוריטן מסיס במים, שרף אלקיד מסיס במים ושרף פוליאסטר, ציפוי אסטר אפוקסי, אלסטומר פוליאוריטן וציפוי אבקה.
זה יכול לשמש גם בחומרים כימיים מעור, גבישים נוזליים, דיו, תוספי מזון וכימיקלים דבקים, במיוחד בייצור של פוליאוריטן תחליב מים וחומרי גימור לעור.זה לא רק מאריך שרשרת, אלא גם חומר מתחלב עצמי טוב לפוליאוריתן, שיכול לשפר מאוד את היציבות של תחליב מים פוליאוריטן, ולכן הוא נמצא בשימוש נרחב.

יתרונות השימוש ב-Dihydroxymethyl Carboxylic Acid

תחליב פוליאוריטן מימי בדרך כלל מכניס חומר הידרופילי לשרשרת המולקולרית של פוליאוריטן, ולאחר מכן מנטרל עם אלקלי ליצירת מלח, ומתפזר במים מופחתים על ידי ערבוב מכני ליצירת קרם מימי פוליאוריטן.
ישנם בעיקר שלושה סוגים של חומרים הידרופיליים המשמשים בפוליאוריתן הנישא במים: אניוני, קטיוני ולא יוני.הסוג האניוני כולל בעיקר: חומצה 2,2-דיהידרוקסי-מתיל-פרופיונית, חומצה 2,2-די-הידרוקסי-מתיל-בוטירית, חומצה טרטרית, בוטנדיול סולפונט, נתרן אתילן-דיאמין-אתן-סולפונט, גליצרול ו-maleic anhydride;סוג קטיוני כולל בעיקר: מתיל-דיאתנולמין, טריאתנולמין וכו';סוג לא יוני כולל בעיקר פוליאתילן תחמוצת עם סיום הידרוקסיל.
התוכן של חומר הידרופילי לא-יוני כגון תחמוצת פוליאתילן חייב להיות גבוה מאוד כדי להפוך את הפיזור ליציב.שרף הפוליאוריטן הנישא במים העשוי מאתר הידרוקסיל פוליאוקסיאתילן כקבוצה הידרופיליה הוא בעל עמידות לאלקטרוליטים טובה, אך עמידות המים של הסרט ירודה מאוד, כך שזה לא מעשי;
חומר הידרופילי קטיוני, כגון תוסף נתרן אקרילט אתילנדיאמין, כתרכובת הידרופלית, הופך את כל מערכת התגובה לבסיסית.ישנה לא רק תגובה מהירה בין - NH2 group ל - NCO group, אלא גם תגובה בין - NCO group ל - nhcoo.לכן, התגובה קשה לשליטה וקל לג'ל.יתר על כן, לתחליב המוכן יש חלקיקים גסים ועמידות ירודה ליצירת סרטים למים, כך שלא ניתן להשתמש בו בתעשייה;
החומצה Dihydroxymethyl carboxylic בצורה אניונית מכילה שתי קבוצות הידרוקסיל ופועלת גם כמאריך שרשרת.תפקיד כפול זה גורם לו להראות יתרונות גדולים בהכנת תחליב Pu מתחלב עצמי.במהלך הסינתזה של קרבמט, הוא הופך את מערכת התגובה לחומצית.בתנאים חומציים, התגובה בין - NCO ו - Oh היא מתונה, בעוד - nhcoo - לא משתתפת בתגובה ולא תגרום לג'ל.בנוסף, חומצה דימתיל קרבוקסילית פועלת גם כמאריכת שרשרת, כך שהקבוצה ההידרופלית (כלומר, קבוצת הקרבוקסיל) ממוקמת במקטע השרשרת המקרומולקולרית.באמצעות אמין שלישוני כחומר מנטרל, ניתן להכין שרף פוליאוריטן מימי בעל יציבות מעולה ועמידות מצוינת ליצירת סרטים למים ולממסים.חומצה די-הידרופילית קרבוקסילית היא התרכובת ההידרופלית הטובה ביותר בשימוש נרחב בהכנת שרף פוליאוריטן הנישא במים.

חומצה 2,2-דיהידרוקסי-מתיל-פרופיונית (DMPA) וחומצה 2,2-די-הידרוקסי-מתיל-בוטירית (DMBA)

בין שני הסוגים של חומצות Dihydroxymethyl carboxylic, חומצה 2,2-dihydroxymethyl propionic שימשה במשך זמן רב והיא מאריך שרשרת הידרופילי בשימוש נרחב כיום.למרות שיש לו יתרונות רבים, יש לו גם חסרונות רבים, בעיקר בשל נקודת ההיתוך הגבוהה שלו (180-185 ℃), שקשה לחמם ולהמיס, מה שמצריך תוספת של ממיסים אורגניים כמו N-methylpyrrolidon (NMP), n N-dimethylamide (DMF), אצטון וכו', בעוד ל-NMP יש נקודת רתיחה גבוהה, שקשה להסירה לאחר הכנת APU.יתרה מכך, ל-DMPA מסיסות קטנה באצטון, ויש להוסיף כמות גדולה של אצטון בתהליך הסינתזה.תהליך הסרת הקטון לא רק מבזבז אנרגיה אלא גם מביא סיכונים בטיחותיים.לכן, השימוש בחומצה 2,2-די-הידרוקסי-מתיל-פרופיונית אינו רק גבוה בצריכת אנרגיה, אלא גם קל לגרום לשאריות אורגניות במוצר.
בהשוואה לחומצה פרופיונית 2,2-דיהידרוקסימתיל, לחומצה 2,2-דיהידרוקסי-מתיל בוטירית יש את היתרונות הבאים:
1. יש לו מסיסות טובה יותר בממיסים אורגניים.הטבלה הבאה מציגה את נתוני המסיסות של DMBA ו-DMPA בטמפרטורות ובממסים שונים;
נתוני מסיסות של DMBA ו-DMPA בטמפרטורות וממסים שונים:

מסיסות: יחידה: גרם / 100 גרם ממס
מסיסות במים: 48% ל-DMBA ו-12% ל-DMPA.

2. קצב תגובה גבוה, מהירות תגובה מהירה וטמפרטורת תגובה נמוכה.לדוגמה, זמן התגובה לסינתזה של פרפולימר פוליאוריטן הוא קצר, בדרך כלל רק 50-60 דקות, בעוד ש-DMPA לוקח 150-180 דקות;
3. הוא משמש עבור תחליב פוליאוריטן על מים עם גודל חלקיקים עדין יותר ופיזור צר;
4. נקודת התכה נמוכה, 108-114 ℃;
5. מגוון הפורמולות יכול להפחית את השימוש בממיסים, ובכך להוזיל את עלות הטיפול בממסים ובפסולת נוזלים;
6. ניתן להשתמש בו להכנת מערכות פוליאוריטן ופוליאסטר נטולות ממסים לחלוטין;
בתהליך הסינתזה בפועל, זה לא צריך לצרוך כל ממס.לתחליב המיוצר יש ביצועים טובים ותכונות מכניות מצוינות של הסרט, מה שלא רק מקצר את זמן התגובה, מפחית את צריכת האנרגיה, אלא גם חוסך באנרגיה.לכן, חומצה 2,2-דיהידרוקסי-מתיל בוטירית היא התרכובת ההידרופלית הידועה ביותר.