聚氨酯常用助劑在涂料、膠黏劑和彈性體生產(chǎn)中的關(guān)鍵作用
聚氨酯常用助劑在涂料、膠黏劑和彈性體生產(chǎn)中的關(guān)鍵作用
聚氨酯（polyurethane，簡(jiǎn)稱pu）作為一種性能優(yōu)異的高分子材料，廣泛應(yīng)用于涂料、膠黏劑、彈性體等多個(gè)領(lǐng)域。它之所以如此受歡迎，除了其基本結(jié)構(gòu)帶來(lái)的優(yōu)良性能外，還得益于各種助劑的“添磚加瓦”?？梢哉f(shuō)，聚氨酯就像一個(gè)“百變魔術(shù)師”，而助劑就是它的魔法道具。
今天我們就來(lái)聊聊這些在幕后默默發(fā)力的“小人物”——聚氨酯常用的助劑們，看看它們是如何在涂料、膠黏劑和彈性體中大顯身手的。
一、什么是聚氨酯助劑？
聚氨酯助劑是指在聚氨酯加工過(guò)程中添加的一類輔助材料，它們本身并不構(gòu)成終產(chǎn)品的主體結(jié)構(gòu)，但對(duì)改善加工性能、提升產(chǎn)品性能、延長(zhǎng)使用壽命等方面起著至關(guān)重要的作用。
常見(jiàn)的聚氨酯助劑包括但不限于：催化劑、表面活性劑、阻燃劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、流平劑、消泡劑、填料等。它們就像是烹飪時(shí)的調(diào)味料，雖然用量不多，卻能決定一道菜的好壞。
二、助劑在不同應(yīng)用領(lǐng)域的“角色扮演”
1. 涂料行業(yè)中的助劑
涂料是聚氨酯早也是成熟的應(yīng)用之一。在建筑、汽車、家具等領(lǐng)域，聚氨酯涂料因其耐磨、耐腐蝕、附著力強(qiáng)等特點(diǎn)備受青睞。
但在實(shí)際生產(chǎn)中，如果沒(méi)有合適的助劑配合，涂料可能根本涂不均勻，甚至干不了。這時(shí)候，助劑就派上用場(chǎng)了。
| 助劑種類 | 主要作用 | 常見(jiàn)型號(hào)或品牌 |
|---|---|---|
| 流平劑 | 改善涂層表面平整度，減少橘皮、縮孔等缺陷 | byk-348、tego wet系列 |
| 消泡劑 | 抑制或消除泡沫，提高施工效率 | air products defoamer 1052 |
| 催化劑 | 加快反應(yīng)速度，調(diào)節(jié)固化時(shí)間 | dabco t-9、polycat 46 |
| 紫外線吸收劑 | 提高涂層的耐候性，防止老化褪色 | tinuvin 328、chimassorb 81 |
| 阻燃劑 | 提高涂料的防火性能 | fr-2、aluminum hydroxide |
舉個(gè)例子，比如在汽車修補(bǔ)漆中，如果不加流平劑，漆面就會(huì)像被貓抓過(guò)一樣坑坑洼洼；而如果少了催化劑，那涂層可能三天都干不了，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。
2. 膠黏劑行業(yè)中的助劑
聚氨酯膠黏劑以其高強(qiáng)度、柔韌性好、耐溫耐濕等優(yōu)點(diǎn)，在包裝、電子、建筑等行業(yè)廣泛應(yīng)用。但別看它粘得牢，其實(shí)也離不開(kāi)助劑的幫助。
| 助劑種類 | 主要作用 | 常見(jiàn)型號(hào)或品牌 |
|---|---|---|
| 增塑劑 | 提高膠層的柔韌性和延展性 | dinp、dotp |
| 填料 | 調(diào)節(jié)粘度、降低成本、增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度 | caco?、sio? |
| 固化促進(jìn)劑 | 加快固化反應(yīng)，縮短操作時(shí)間 | u-24、amine catalysts |
| 抗氧化劑 | 防止膠黏劑在儲(chǔ)存過(guò)程中氧化降解 | irganox 1010 |
| 表面潤(rùn)濕劑 | 改善基材潤(rùn)濕性，提高粘接強(qiáng)度 | capstone fs-63、surfynol 104 |
在鞋底膠黏劑中，加入適量的填料不僅能降低原料成本，還能讓膠更“有勁兒”；而在電子封裝膠中，抗氧化劑則像是一位“保鮮大師”，確保膠黏劑在長(zhǎng)時(shí)間使用后仍保持穩(wěn)定性能。
3. 彈性體行業(yè)中的助劑
聚氨酯彈性體（如滾輪、緩沖墊、輥筒等）具有良好的彈性和耐磨性，常用于工業(yè)設(shè)備、交通運(yùn)輸、體育器材等領(lǐng)域。但彈性體的成型過(guò)程復(fù)雜，性能要求高，因此助劑的作用尤為關(guān)鍵。
| 助劑種類 | 主要作用 | 常見(jiàn)型號(hào)或品牌 |
|---|---|---|
| 擴(kuò)鏈劑 | 提高分子量，增強(qiáng)物理機(jī)械性能 | moca、bdo |
| 抗氧劑 | 防止熱氧老化，延長(zhǎng)使用壽命 | antioxidant 264 |
| 阻燃劑 | 提高阻燃等級(jí)，滿足安全標(biāo)準(zhǔn) | deca-bde、al(oh)? |
| 增強(qiáng)填料 | 提高硬度、拉伸強(qiáng)度和耐磨性 | 碳黑、玻璃纖維 |
| 熱穩(wěn)定劑 | 抑制高溫下分解，提高加工穩(wěn)定性 | calcium stearate |
例如，在制造輸送帶時(shí)，加入碳黑不僅增強(qiáng)了耐磨性，還提升了導(dǎo)靜電性能；而在制作運(yùn)動(dòng)鞋中底時(shí)，擴(kuò)鏈劑的加入可以讓彈性體既柔軟又有支撐力，真正實(shí)現(xiàn)“軟硬兼施”。
三、助劑選擇的原則與注意事項(xiàng)
既然助劑這么重要，那我們?cè)谶x用時(shí)是不是越多越好呢？當(dāng)然不是！選助劑就像談戀愛(ài)，講究“合適”而不是“多”。
1. 相容性原則
助劑必須與聚氨酯體系相容，否則容易析出、遷移，影響性能。比如某些增塑劑如果與主樹(shù)脂不兼容，會(huì)在制品表面形成油膜，俗稱“出汗”。
2. 功能匹配原則
每種助劑都有自己的“專長(zhǎng)”，不能亂點(diǎn)鴛鴦譜。比如紫外線吸收劑就不能當(dāng)阻燃劑使，不然等于白花錢。
2. 功能匹配原則
每種助劑都有自己的“專長(zhǎng)”，不能亂點(diǎn)鴛鴦譜。比如紫外線吸收劑就不能當(dāng)阻燃劑使，不然等于白花錢。
3. 安全環(huán)保原則
現(xiàn)在國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越高，voc排放、毒性等問(wèn)題不容忽視。尤其是兒童用品、食品接觸材料等領(lǐng)域，必須選用無(wú)毒低voc助劑。
4. 成本控制原則
助劑雖好，也不能貪多。有些高端助劑價(jià)格昂貴，需根據(jù)產(chǎn)品定位合理選擇，做到“花小錢辦大事”。
四、典型配方示例（僅供參考）
為了讓大家有個(gè)更直觀的認(rèn)識(shí)，下面給出一個(gè)聚氨酯彈性體的典型配方：
| 組分名稱 | 含量（phr） | 作用說(shuō)明 |
|---|---|---|
| 聚醚多元醇 | 100 | 基體樹(shù)脂，提供柔韌性和彈性 |
| mdi | 50～60 | 多異氰酸酯，交聯(lián)劑 |
| 擴(kuò)鏈劑（moca） | 10～15 | 提高交聯(lián)密度，增強(qiáng)機(jī)械性能 |
| 碳黑 | 20～30 | 增強(qiáng)耐磨性，增加導(dǎo)電性 |
| 抗氧劑 | 1～2 | 防止氧化老化 |
| 熱穩(wěn)定劑 | 0.5～1 | 抑制高溫分解 |
這個(gè)配方適用于制造重型輪胎滾輪、礦山設(shè)備緩沖塊等高耐磨場(chǎng)景的產(chǎn)品。
五、結(jié)語(yǔ)：助劑雖小，作用不小
從上面的介紹可以看出，聚氨酯助劑雖然只是整個(gè)配方中的一小部分，但它們?cè)诟纳萍庸ば阅堋⑻嵘a(chǎn)品質(zhì)量、拓展應(yīng)用范圍方面起到了不可替代的作用。沒(méi)有助劑，聚氨酯就像一位沒(méi)有樂(lè)器的音樂(lè)家，再好的天賦也無(wú)法施展。
未來(lái)的聚氨酯助劑發(fā)展將更加注重環(huán)保、高效和多功能化。隨著人們對(duì)綠色化工和可持續(xù)發(fā)展的重視，水性、可降解、低voc等新型助劑將成為主流趨勢(shì)。
參考文獻(xiàn)（國(guó)內(nèi)外著名文獻(xiàn)推薦）
以下是一些在聚氨酯及其助劑領(lǐng)域具有較高影響力的國(guó)內(nèi)外經(jīng)典文獻(xiàn)，供有興趣進(jìn)一步研究的朋友參考：
國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：
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《聚氨酯材料與應(yīng)用》，化學(xué)工業(yè)出版社，2018年
——系統(tǒng)介紹了聚氨酯的基本原理、合成方法及各類助劑的作用機(jī)制。 -
李培杰，《聚氨酯彈性體配方設(shè)計(jì)與性能調(diào)控》，中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)期刊，2020年第3期
——詳細(xì)分析了彈性體中助劑對(duì)力學(xué)性能的影響。 -
張曉明，《水性聚氨酯涂料助劑的選擇與應(yīng)用》，涂料工業(yè)，2019年
——重點(diǎn)探討了環(huán)保型助劑在水性涂料中的應(yīng)用效果。
國(guó)外文獻(xiàn)：
-
gunter oertel (ed.), polyurethane handbook, hanser publishers, 2nd edition, 1994
——被譽(yù)為聚氨酯領(lǐng)域的“圣經(jīng)”，涵蓋助劑在內(nèi)的全面技術(shù)資料。 -
d.k. chattopadhyay and k.v.s.n. raju, “structural engineering of polyurethane coatings for high performance applications”, progress in polymer science, vol. 32, issue 3, 2007
——深入分析了助劑對(duì)聚氨酯涂層結(jié)構(gòu)與性能的影響。 -
johannes karl fink, polyurethanes: chemistry, processing and applications, scrivener publishing, 2013
——從化學(xué)合成到應(yīng)用層面，全面闡述了助劑的重要性。
總之，聚氨酯助劑雖小，但作用巨大。它們像是隱藏在幕后的“超級(jí)英雄”，在涂料、膠黏劑和彈性體的世界里默默守護(hù)著每一個(gè)細(xì)節(jié)的完美。未來(lái)，隨著科技的進(jìn)步和環(huán)保理念的深入人心，這些“小人物”還將繼續(xù)書(shū)寫(xiě)屬于他們的精彩篇章。
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聚氨酯防水涂料催化劑目錄
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nt cat 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑，不含rohs所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。
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nt cat c-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；
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nt cat c-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比a-14活性低；
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nt cat c-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；
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nt cat c-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；
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nt cat c-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；
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nt cat c-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；
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nt cat c-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；
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nt cat c-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來(lái)替代a-14，添加量為a-14的50-60%；
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nt cat mb20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；
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nt cat t-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；
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nt cat t-125 有機(jī)錫類強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，t-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及case應(yīng)用中。