Kationomery poliuretanowe syntetyzowane z 4,4'-diizocyjanianu difenylenometanu, glikolu poli(oksypropylenowego) i N-alkilodietanoloamin - budowa chemiczna oraz swobodna energia powierzchniowa i jej składowe

• Autorzy: Król P. , Król B.

Warianty tytułu

EN

Polyurethane cationomers synthesized from 4,4'-methylenebis(phenyl isocyanate), polyoxypropylene glycol and N-alkyldiethanoloamines - chemical structures and free surface energies and its components

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kationomery poliuretanowe syntetyzowano w reakcji 4,4'-diizocyjanianu difenylenometanu, oligo(oksypropyleno)diolu i trzeciorzędowych amin alifatycznych lub aromatycznych, które - po wbudowaniu do prepolimeru - w reakcji z kwasem mrówkowym przekształcano w kationy alkiloamoniowe. Łańcuch tak otrzymanych produktów przedłużano za pomocą 1,6-heksametylenodiaminy, uzyskując trwałe dyspersje wodne tworzące na powierzchni politetrafluoroetylenu cienkie powłoki polimerowe. Metodami spektroskopii 1H NMR oraz IR potwierdzono budowę chemiczną syntetyzowanych kationomerów i podjęto próby ilościowej charakterystyki polarności fragmentów tej budowy. Wykorzystując model fizyczny van Ossa-Gooda oraz wyniki pomiarów kątów zwilżania powierzchni kationomerów PUR za pomocą cieczy wzorcowych o różnej polarności (wody, formamidu i dijodometanu) wyznaczono swobodną energię powierzchniową (SEP, γS) otrzymanych jonomerów. Zinterpretowano wpływ budowy chemicznej (ze szczególnym uwzględnieniem rodzaju podstawnika węglowodorowego przy atomie azotu trzeciorzędowej aminy), a także polarności kationomerów PUR na wartości SEP oraz jej składowych dyspersyjnej i kwasowo-zasadowej. Zasadnicze znaczenie ma tu budowa segmentów poliolowych i uretanowych kationomeru oraz rodzaj segmentów jonotwórczych. Największą wartością SEP charakteryzował się kationomer syntetyzowany z udziałem N-metylofenylodietanoloaminy, a najmniejszą - kationomer otrzymany przy użyciu N-tertbutylodietanoloaminy.

EN

Polyurethane cationomers were synthesized in the reaction of 4,4'-methylenebis(phenyl isocyanate), oligo(oxypropylene)diol and tertiary aliphatic or aromatic amines which, after the incorporation into the prepolymer in the reaction with formic acid, were converted into alkylammonium cations (Table 1). By chain extension of these products with 1,6-hexamethyleneamine, the stable aqueous dispersions were obtained forming thin polymeric films on the surface of polytetrafluoroethylene. The chemical structures of cationomers synthesized were confirmed with 1H NMR (Fig. 2-6, Table 3) and IR spectroscopy (Fig. 7 and 8). Some trials were made to characterize quantitatively the polarity of these structures’ fragments (Table 4 and 5). Free surface energy (SEP, γS) of ionomers obtained has been determined using the physical van Oss-Good's model and contact angle measurements of PUR cationomers surfaces with model fluids showing different polarity (water, formamide or diiodomethane - Table 2). The effects of chemical structures (special attention has been paid to the hydrocarbon substituent at nitrogen atom of tertiary amine) and polarity of PUR cationomers on the values of SEP and its components: dispersive and acid-base ones were interpreted (Table 6). The structures of polyol and urethane segments of a cationomer and the kind of ionogenic segments were found as having the fundamental influences. The biggest SEP value was found for cationomer synthesized with N-methylphenyldiethanoloamine while the smallest one for cationomer obtained with N-t-butyldiethanoloamine.

Słowa kluczowe

PL

kationomery poliuretanowe; aminy trzeciorzędowe; budowa chemiczna; polarność; hydrofilowość; swobodna energia powierzchniowa

EN

polyurethane cationomers; chemical structure; polarity; free surface energy

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 52, nr 6
• Strony: 427--437
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Król P.

autor

Król B.

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

Bibliografia

• 1. Król P., Król B.: Polimery 2004, 49, 615.
• 2. Lee J. S., Kim B. K.: Prog. Org. Coat. 1995, 25, 311.
• 3. Fiori D. E.: Prog. Org. Coat. 1997, 32, 65.
• 4. Sudipta M., Krishnamurti N.: J. Appl. Polym. Sci. 1996, 62, 1993.
• 5. Przygocki W., Włochowicz A.: "Fizyka polimerów", PWN, Warszawa 2001, str. 213.
• 6. Żenkiewicz M.: Polimery 2005, 50, 365.
• 7. Żenkiewicz M.: Polimery 2005, 50, 429.
• 8. Soo-Jin Park, Joong-Seong Jin: J. Appl. Polym. Sci. 2001, 82, 775.
• 9. Poussard L., Burel F., Couvercelle J.-P., Merhi Y., Tabrizian M., Bunel C.: Biomaterials 2004, 25, 3473.
• 10. Gorna K., Gogolewski S.: Polym. Degrad. Stab. 2003, 79, 465.
• 11. van Minnen B., Stegenga B., van Leeuwen B. M.: J. Biomed. Mater. Res. Part A Publ. Online: 2005.03.11.
• 12. Pötschke P., Walheinke K., Fritsche H., Stutz H.: J. Appl. Polym. Sci. 2004, 64, 749.
• 13. Buruiana E. C., Buruiana T., Strat G., Strat M.: J. Photochem & Photobiol.: Chemistry 2004, 162, 23.
• 14. Sriram V., Sundar S., Dattathereyan A., Radhakrishnan G.: React. & Funct. Polym. 2005, 64, 25.
• 15. van Oss C. J.: Chem. Rev. 1988, 88, 927.
• 16. Zisman W. A.: Adv. Chem. (Am. Chem. Soc.) 1964, 43, 1.
• 17. Stagg H. E.: The Analyst 1966, 71, 557.
• 18. Żenkiewicz M.: Polimery 2006, 51, 584.
• 19. Good J. R.: "Fundamentals of Adhesion" (red. Lee L. H.), Dekker, New York 1991.
• 20. Żenkiewicz M.: "Modyfikowanie warstwy wierzchniej tworzyw wielkocząsteczkowych", WNT, Warszawa 2000.
• 21. Król P., Król B.: J. Eur. Ceramic Soc. 2006, 26, 2241.
• 22. Żenkiewicz M.: Polimery 2006, 51, 169.
• 23. Król P., Król B., Telitsyna N., Holler P.: Coll. Polym. Sci. 2006, 284, 1107.
• 24. Król P., Król B., Pikus S., Kozak M.: Coll. Polym. Sci. w druku.