Что такое полиассартическая полиорея смола?

Полиассартические смолы полиуреи представляют собой класс реактивных олигомеров, полученных из добавления диалкил аспартатов с вторичными аминами. Эти смолы, отличающиеся их низкой вязкостью, регулируемой реакционной способностью и высокой функциональностью, стали важными строительными блоками в современных технологиях полиуретана и полиуреи. В этом обзоре суммируются фундаментальная химия, структурные характеристики, физико -химические свойства, классификации и тенденции развития будущих полиэпартических полиуреа.

1. Введение

Спрос на высокопроизводительные и экологически совместимые смолы системы приводил к быстрому развитию полиуретановых и полиуретановых материалов. Среди них полиапартические смолы полиулеи (также называемые полиапартическими сложными эфирами) привлекли значительное внимание благодаря их способности объединять низкое содержание летучих органических соединений (VOC) с выдающимися механическими и выветрительными характеристиками. Эти смолы служат ключевыми предшественниками для передовых сетей полиуреи, особенно в покрытиях, клеях и эластомерных системах.

2. Механизм синтеза и реакции

2.1 Предшественники и сырье

Приготовление полиапартических смол в основном основано на реакции добавления Майкла , которая включает в себя электрофильную двойную связь и нуклеофильный амин. Основные предшественники включают:

• Диалкил Малеат или Фумараты

• Типичные примеры: диэтиловый малиат (DEM) и диэтиловый фумарат (def).

• Эти активированные сложные эфиры содержат двойную связь с электроном C = C из-за присутствия смежных эфирных групп, что делает их очень восприимчивыми к нуклеофильной атаке.

• Вторичные амины

• Как алифатические, так и ароматические вторичные амины могут быть использованы.

• Алифатические амины (например, 2-метилпентамин, изофороновый диамин) обеспечивают стерические препятствия и умеренную реакционную способность, способствуя более длительному сроку гонка.

• Ароматические вторичные амины (например, производные M-фенилендиамина) ускоряют скорости реакции, но обычно дают смолы с пониженной ультрафиолетовой стабильностью.

---

2.2 Механизм добавления Майкла

Центральной реакцией является конъюгатное добавление вторичного амина к активированной двойной связи эфира малеата/фумарата.

1. Нуклеофильная атака :
   одинокая пара на атоме азота вторичного амина атакует β-углерод двойной связи в эфире малеата.

2. Промежуточное образование :
   промежуточное соединение карбаниона временно образуется на α-углеродном, прилегающем к группам сложных эфиров, стабилизируется резонансом.

3. Передача протона :
   Карбанион абстрагирует протон от видов аммония, что приводит к образованию стабильной структуры эфира β-амино.

Общая реакция может быть обобщена как:

---

2.3 Стереохимические соображения

• Малеаты (цис-изомеры) обычно реагируют быстрее, чем фумараты (транс-изомеры), поскольку цис-ориентация облегчает подход аминного нуклеофила.

• Реакция является региоселективной, встречающейся исключительно на β-углеродной части двойной связи.

• В зависимости от используемого вторичного амина, полученного полиапартического сложного эфира может содержать множественные реактивные вторичные сайты амина, доступные для последующих реакций с изоцианатами.

---

2.4 Влияние условий реакции

• Температура : добавление Майкла обычно происходит в мягких условиях (25–60 ° C) без необходимости сильных катализаторов. Повышенные температуры ускоряют реакцию, но также могут способствовать побочным реакциям, таким как эфирный гидролиз.

• Катализаторы : хотя реакция может возникнуть без катализаторов, третичные амины или органометаллические виды могут быть введены в реакционную способность тонкой настройки.

• Эффекты растворителя : синтез часто осуществляется без растворителя (объемная полимеризация) для уменьшения ЛОС, хотя полярные апротонные растворители (например, NMP, DMF) могут использоваться в лабораторных исследованиях.

---

2.5 Характеристики смолы после синтеза

Полученная полиапартическая эфирная смола :

• Жидкость с низкой до средней страной (100–1000 МПа · с при 25 ° С),

• Бесцветный до бледно -желтого,

• Содержащий стерически затрудненные вторичные амины.

Это стерическое препятствие является критическим: в отличие от беспрепятственных первичных или вторичных аминов, нуклеофильность этих затрудненных аминов значительно снижается, обеспечивая контролируемую реакционную способность в отношении изоцианатов. Это уникальное свойство отличает полиапартические смолы от традиционных агентов для лечения амина.

---

2.6 Сравнение с обычными аминами

• Традиционные вторичные амины : проявляют высокую нуклеофильность, реагируя с изоцианатами в течение нескольких секунд, часто приводя к бесконтрольному короткому горшкам.

• Полиапартические смолы : стерическое помещение снижает скорость реакции, расширяя работоспособное временное окно, в то же время обеспечивая полное лечение.

• Этот баланс между умеренной реактивностью и высокой функциональностью делает полиапартические смолы универсальными в качестве реактивных строительных блоков в полиуретановых сетях.

---

3. Молекулярная структура и физико -химические свойства

3.1 Структурные особенности

• Магистраль : получен из аспартатных эфирных фрагментов.

• Реактивные сайты : стерически затрудненные вторичные амины с умеренной реактивностью.

• Функциональные возможности эфира : обеспечить полярность и растворимость, повышение совместимости с различными компонентами.

3.2 Типичные свойства (25 ° C)

• Внешний вид: бесцветный до бледно -желтой жидкости

• Вязкость: 100–1000 МПа · с

• Амин Значение: 100–300 мг KOH/G

• Плотность: 1,05–1,15 г/см.

• Стабильность хранения: адекватно в сухих, темных условиях

---

4. Классификация полиапартических смол

1. Алифатические смолы

• Получен из алифатических вторичных амина

• Предложите отличную погодную сопротивление и низкое пожелтение

• Подходит для применения на открытом воздухе

2. Ароматические смолы

• Синтезируется из ароматических вторичных аминов

• Проявлять более высокую реакционную способность и механическую прочность

• Ограничено низшей ультрафиолетовой стабильностью

3. Модифицированные смолы

• Включение полиэфирных, полиэфирных или фторированных сегментов

• Спроектирован для адаптации гибкости, гидрофобности или химической устойчивости

---

5. Научное и промышленное значение

Полиапартические смолы имеют особое научное значение по нескольким причинам:

• Они обеспечивают конструкцию низкоклеточных, высоких систем.

• Их регулируемая реакционная способность позволяет контролировать кинетику отверждения, в отличие от обычных быстро реагирующих аминов.

• Они служат в качестве мостовых материалов , объединяя преимущества полиуретанов (универсальность, адгезию) с полируристами (долговечность, быстрое лечение).

---

6. Будущие направления исследований

1. Контроль реактивности

• Точная структурная модификация, чтобы сбалансировать срок службы горшка и скорость лечения.

2. Функциональная модификация

• Внедрение гидрофобных, фторированных или биологических сегментов для повышения производительности.

3. Устойчивость

• Разработка возобновляемых сырье (например, аспартаты на основе био).

4. Гибридные системы

• Интеграция с неорганическими наполнителями, наноматериалами или интеллектуальными добавками для многофункциональных свойств (самовосстановление, антикоррозион и т. Д.).

---

7. Заключение

Полиассартические смолы полиуреа, синтезированные с помощью Майкла добавления диалкил аспартатов со вторичными аминами, представляют собой универсальную и устойчивую платформу для передовых полимерных материалов. Их низкая вязкость, настраиваемая реакционная способность и превосходные структурные свойства продолжают делать их центральными как для научных исследований, так и для промышленного применения. Ожидается, что текущие исследования по структурной проектированию, зеленой химии и гибридизации еще больше расширят свой потенциал в различных высокопроизводительных материалах.