Wodorozcieńczalne kationomery poliuretanowe syntezowane z 4,4'-diizocyjanianu difenylometanu lub diizocyjanianu izoforonu, poliestrów i N-metylo- lub N-butylodietanoloaminy — analiza struktury i wybranych właściwości otrzymywanych powłok

• Autorzy: Król P. , Król B.

Warianty tytułu

EN

Waterborne polyurethane cationomers synthesized from 4,4’-methylenebis(phenyl isocyanate) or isophorone diisocyanate, polyesters and N-methyl or N-butyldiethanolamine — analysis of the structure and selected properties of the obtained coatings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Poliuretanowe kationomery syntezowano w reakcji MDI, IPDI, poliestrów i trzeciorzędowych amin alifatycznych, które po wbudowaniu do prepolimeru w reakcji z kwasem mrówkowym lub bromkiem butylu tworzyły kationy alkiloamoniowe. Otrzymane prepolimery izocyjanianowe przedłużano w środowisku wodnym przy użyciu 1,6-heksametylenodiaminy, uzyskując trwałe dyspersje wodne. Metodą spektroskopii 1H NMR potwierdzono struktury chemiczne syntezowanych kationomerów i podjęto próby ilościowej oceny polarności otrzymanych z nich powłok, na podstawie specjalnie w tym celu obliczanego parametru kdośw. Wykorzystując modele van Ossa-Gooda i Owensa-Wendta oraz pomiary kątów zwilżania powierzchni kationomerów poliuretanowych za pomocą cieczy wzorcowych o różnej polarności, wyznaczono swobodną energię powierzchniową (SEP) wytwarzanych powłok. Dyskutowano wpływ struktury chemicznej oraz polarności kationomerów poliuretanowych na wartości SEP i jej składowe: polarną, dyspersyjną i kwasowo-zasadową. Stwierdzono, że istotną rolę odgrywa w tym przypadku zarówno rodzaj diizocyjanianu, poliestru, jak i jego ciężar cząsteczkowy oraz struktura segmentu jonowego. Powłoki o małej hydrofilowości (SEP ok. 38 mJ/m2) wytwarzano z kationomerów syntezowanych z MDI i poli(etylenoadypiniano)diolu 1000, zawierających ugrupowania jonowe otrzymane w wyniku wbudowania do łańcuchów poliuretanowych N-butylodietanoloaminy wraz z bromkiem butylu.

EN

Polyurethane cationomers were synthesized in the reaction of MDI, IPDI, polyesters and tertiary aliphatic amines, which were incorporated into the prepolymer and converted to alkylammonium cations by reacting with formic acid or butyl bromide. The obtained isocyanate prepolymers were extended in aqueous medium using 1,6-hexamethylenediamine resulting in the formation of stable aqueous dispersions. Chemical structures of the synthesized cationomers were confirmed by 1H NMR spectroscopy. Attempts were made to quantitatively evaluate the polarity of coatings made from them using specially calculated for that purpose kcalc. parameter. The surface free energy (SFE) of the obtained coatings was determined using van Oss — Good and Owens — Wendt models as well as contact angle measurements of cationomer surfaces by means of standard liquids with various polarity. The effect of chemical structure and polarity of polyurethane cationomers on SFE as well as on its polar and acid-base components was discussed. It was concluded that these parameters are highly influenced by both diisocyanate and polyester type as well as molecular weight and ionic segment structure. Coatings with low hydrophobicity (SFE about 38 mJ/m2) were prepared from the cationomers made from MDI and poly(ethylene adipate) diol 1000, containing ionic groups obtained by incorporation of N-butyldiethanolamine together with butyl bromide into the polyurethane chains.

Słowa kluczowe

PL

poliuretany wodorozcieńczalne; powłoki ochronne; struktura chemiczna; widma NMR; polarność; swobodna energia powierzchniowa

EN

waterborne polyurethanes; protective coatings; chemical structure; NMR spectra; polarity; surface free energy

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 57, nr 11-12
• Strony: 799--811
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Król P.

autor

Król B.

• Politechnika Rzeszowska Katedra Technologii Tworzyw Sztucznych Aleje Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów,

Bibliografia

• 1. Angeles Perez-Limi~nana M., Aran-Ais F., Torró-Plau A. M., Cesar Orgiles-Barceló A., Martin-Marinez J. J. M.: Int. J. Adhes. Adhes. 2005, 25, 507.
• 2. Zhang J. L.,Wu D. M., Yang D. Y., Qiu F. X.: J. Polym. Environ. 2010, 18, 128.
• 3. Król P., Król B.: Polimery 2007, 52, 427.
• 4. Yen J.-M, Yao C.-T., Hsieh C.-F., Lin L.-H., Chen P.-L., Wu J.-C., Yang H.-C., Wu C.-P.: Eur. Polym. J. 2008, 44, 3046.
• 5. Król B., Król P.: Polimery 2010, 55, 440 (Cz. I) i 855 (Cz. II).
• 6. Yoon S. H., Park J. H., Kin E. Y., Kim B. K.: Colloid Polym. Sci. 2011, 289, 1809.
• 7. Delucchi M., Trombetta T., Ricotti R., Cerisola G., Turri S.: J. Appl. Electrochem. 2009, 39, 2107.
• 8. Król P., Król B., Pielichowska K., Pikus S.: Colloid Polym. Sci. 2011, 289, 1757.
• 9. Meng Q. B., Lee S.-I., Nah C., Lee Y.-S.: Prog. Org. Coat. 2009, 66, 382.
• 10. Król P., Król B.: Colloid Polym. Sci. 2009, 287, 189.
• 11. Stagg F. E.: Analyst 1966, 71, 557.
• 12. Zisman W. A.: Ad. in Chem. Am. Chem. Soc. 1964, 43, 1.
• 13. Oss C. J.: J. Chem. Res. 1988, 88, 927.
• 14. Żenkiewicz M.: „Adhezja i modyfikowanie warstwy wierzchniej tworzyw wielkocząsteczkowych”, WNT, Warszawa 2000.
• 15. Owens D. K.,Wendt R. C.: J. Appl. Polym. Sci 1969, 13, 1741.
• 16. Król B., Król P., Pikus S., Chmielarz P., Skrzypiec K.: Colloid Polym. Sci. 2010, 288, 1255.