親水性擴(kuò)鏈劑結(jié)合到聚氨酯分子中,能使聚氨酯鏈段上帶有能被離子化的功能性基團(tuán),從而使分子鏈具有親水性,能較好地分散于水相中。陰離子型擴(kuò)鏈劑中帶有羧基、磺酸基等親水基團(tuán), 常用的親水性擴(kuò)鏈劑有: 二羥甲基丙酸(DMPA)、二羥甲基丁酸(DMBA)、1,2-丙二醇-3-磺酸鈉、l,4-丁二醇-2-磺酸鈉等,其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖2。
目前國(guó)內(nèi)合成水性聚氨酯的陰離子型親水單體主要選用DMPA,國(guó)外很多水性聚氨酯則是基于磺酸鹽型的產(chǎn)品。
含叔胺基的二羥基化合物是一類(lèi)常用的陽(yáng)離子型聚氨酯乳液擴(kuò)鏈劑。通過(guò)季銨化反應(yīng)或用酸中和,鏈段中的叔胺基生成季銨離子具有親水作用。其中以N-甲基二乙醇胺最為常用,其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖3(a)。
二亞乙基三胺與環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)產(chǎn)物也是一種特殊的陽(yáng)離子型擴(kuò)鏈劑,其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖3(b)。
N,N-二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺分別與芐基氯、十二烷基溴反應(yīng),可制得含羥基官能團(tuán)的季銨陽(yáng)離子化合物,這些化合物可以作為季銨鹽離子型聚氨酯的擴(kuò)鏈劑,其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖3(c)和(d)。
非離子型擴(kuò)鏈劑,一般是采用水溶性聚氧化乙烯二醇,其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖4(a),或采用含氧化乙烯(EO)鏈節(jié)的親水性共聚醚,或含EO鏈節(jié)的擴(kuò)鏈劑。非離子型水性聚氨酯,親水性鏈段一般是中低分子量聚氧化乙烯,親水性基團(tuán)一般是羥甲基,常用的非離子型親水?dāng)U鏈劑有三羥甲基丙烷聚乙二醇單甲醚,其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖4(b)。
以N,N-二甲基乙醇胺和N-甲基二乙醇胺為原料,在乙醇溶液中與氯乙酸和NaOH反應(yīng),合成了N,N-甲基-N-(2-羥乙基)甜菜堿和N-甲基-N,N-二(2-羥乙基)甜菜堿,其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖5(a)和圖5(b)。這些化合物可以作為兩性離子型聚氨酯離聚物的擴(kuò)鏈劑使用。國(guó)外產(chǎn)品MDAPS,也是一種很好的兩性離子型聚氨酯擴(kuò)鏈劑,其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖5(c)。