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带你走入聚氨酯固化剂的世界

发表时间:2023-03-30 访问量:90411

聚氨酯固化剂通常是指双组分聚氨酯产品中含异氰酸酯基(NCO)的组分,主要与含活泼氢的组分配合使用。含活泼氢的常见组分有聚醚多元醇、聚酯多元醇、环氧树脂、羟基丙烯酸树脂等,在这些产品中,固化剂的加入,不仅可以提高产品的交联度及内聚能,还能增强最终产品的强度、耐候性等。聚氨酯固化剂目前在胶黏剂、涂料、油墨等领域得到了广泛应用。

对于聚氨酯固化剂,可将其归为溶剂型、水可分散型和封闭型三大类。

对于大多数传统产品,溶剂型固化剂较为常用,这类固化剂可以赋予产品更好的强度、耐候性、力学性能等。

而随着人们环保意识的增强,水性聚氨酯材料逐渐受到重视。在双组分水性聚氨酯产品中,异氰酸酯组分起到至关重要的作用。目前较常见的做法是通过对异氰酸酯进行亲水改性来实现在水中的分散,改性的主要方法有非离子改性、阴离子改性及阴-非离子改性。

非离子改性主要是采用聚乙二醇单甲醚(MPEG)、聚乙二醇(PEG)等对多异氰酸酯进行亲水改性,改性后的聚氨酯固化剂不仅具有一定的亲水性,并且剩余的NCO基团被包裹住,使其能够稳定的在水中存留一段时间。

亲水的多异氰酸酯也可以通过离子改性获得。通常的离子改性主要有羧酸盐改性、磺酸盐改性等,羧酸盐改性一般使用二羟甲基丙酸(DMPA),磺酸盐改性一般使用乙二胺基乙磺酸盐和氨基磺酸盐等,他们在分子链上引入羧基或磺酸基团,使聚氨酯固化剂能乳化于水中。

目前,非离子改性常用聚乙二醇单甲醚进行改性,但单甲醚的引入会带来耐水性问题和结晶性倾向,离子改性虽能解决耐水性性问题,但其对溶液的pH要求较高。而阴-非离子混合改性可较好的克服上述问题。

固化剂组分中的NCO基团活性较高,常温下即可与大气中的水发生反应使其变质。为了方便储存,减少原料损耗,可以利用封闭剂与NCO反应,制得常温下稳定的封闭型固化剂。

封闭型固化剂通过加热可以使其恢复原来异氰酸酯结构并与含羟基的组分反应。其配方设计思路一般是在上述常见溶剂型和水可分散型聚氨酯固化剂的基础上引入封闭剂,从而对多余的NCO基团进行封端处理。


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随着聚氨酯的快速发展,其固化剂也随其产生并快速发展。

聚氨酯固化剂应用于胶粘剂、印花胶浆和油墨等领域,可提高粘结性能,提高耐水洗牢度;其作为外加交联剂应用于木器漆、涂料、皮革涂饰剂等方面,可保持高光泽、提高硬度、提高耐水、耐溶剂等性能。

在一些烤漆体系,如卷钢用漆,大多时候选用封闭型聚氨酯固化剂,通过加热解封后发生固化,成膜后涂层具有更好的韧性、耐候和抗划伤等性能。

在一些高品质家具行业,如:哑光型木器漆,通过外添消光剂的清漆涂层透明度不高,且耐介质性较差。而通过固化剂从分子结构上可达到消光效果,同样一种漆,搭配不同结构的哑光固化剂,可以得到我们需要的光泽。

在一些食品软包装领域,大多是用一些溶剂型芳香族聚氨酯固化剂,如:TDI-TMP加成物。近年来,对于食品安全方面的考虑,科研人员正致力于研发低游离NCO的固化剂和可替代的脂肪族聚氨酯固化剂。

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