碳化二亚胺交联剂

碳化二亚胺的结构式：

累计双键结构：在一个碳原子上出现两个双键，累计双键的张力较大，它可以和一些活性氢基团反应。

碳化二亚胺能与水缓慢反应形成脲：

水溶性聚碳化二亚胺的合成：

一般采用含端异氰酸酯的聚碳化二亚胺与聚乙二醇单醚反应：

交联路线1：

碳化二亚胺与羧基反应首先形成Ｏ-酰脲，Ｏ-酰脲重排形成Ｎ-酰脲；

Ｎ-酰脲可以转化为酰胺与异氰酸酯，形成的异氰酸酯可以和水性聚氨酯结构中特别是端基残留的氨基或羟基反应形成进一步交联式。

交联路线2：

形成的Ｏ-酰脲继续与树脂中其他的羧基反应形成酸酐与脲。

酸酐不是一种稳定结构，可以与体系中存在的端氨基、羟基或水反应，所以路线2实质上是一种低效交联。

在羧酸型PUD的交联体系中，

交联反应通常发生在分散体成膜之后，决定了交联以路线1 为主：

①不与羧酸铵盐反应，只有在成膜时有机胺逐渐挥发，释放出游离羧基才开始反应

②成膜后体系黏度很大，形成Ｏ-酰脲后与第二个羧基碰撞的概率受体系高黏度限制，概率极低。

多异氰酸酯交联及原理

多异氰酸酯与水性聚氨酯分散体的反应有两种情况：

第一种：所制备的水性聚氨酯本身含有大量的羟基，即羟基PUD；

第二种：多异氰酸酯对常规不含羟基的水性聚氨酯分散体的交联。

交联原理分析：

①PUD中大部分基团都不具有与异氰酸酯常温反应的活性

②PUD上残留的氨基、氨基脲等端基活性较高，但是数量少，不足以形成交联体系

③异氰酸酯固化剂没有在聚氨酯分子链间形成化学键合，而是形成了半 IPN 物理交联。

在水性聚氨酯树脂中添加多异氰酸酯后，多异氰酸酯扩散进入分散体粒子中，在粒子表面就开始了与水反应形成聚脲，成膜后继续与水反应形成交联的聚脲。这种反应是在聚氨酯形成的膜介质中进行，交联的聚脲与聚氨酯链形成区域性半 IPN——聚氨酯链缠绕穿插在交联聚脲网络中，形成物理交联。

目前PUD产品加异氰酸酯固化剂的性能情况：

1、自消光PUD加固化剂：容易加入、性能提升明显

2、亮光单组分PUD：固化剂不好加入，性能提升不明显

3、外来单组分PUD：能加入固化剂，性能有明显提升

4、羟基PUD：正在测试

多氮丙啶交联

氮丙啶的结构：一种含氮的三元环，环的结构张力比较大，决定了它易与多种化合物加成反应。

①作为交联剂使用的氮丙啶的官能度一般需要大于或等于 3

②氮丙啶不能与羧酸盐反应，但氮丙啶可以与水反应，在水的存在下，即使空气中的二氧化碳也能催化其开环自聚。

③氮丙啶不能作为水性聚氨酯的常温单组分交联剂，而通常是作为双组分交联剂使用。

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