耐水解劑：如何提升聚氨酯的耐水解性能？

因?yàn)榫哂絮セ?，所以有很高的吸水性，在暴露在空氣下時(shí)會(huì)吸收空氣中的水分。吸濕后會(huì)在加工時(shí)產(chǎn)生汽泡，使TPU的拉伸強(qiáng)度和伸長率下降。吸濕量達(dá)0.182%時(shí)拉伸強(qiáng)度下降可達(dá)30%，不過此類吸收的水沒有引起降解，只是增塑作用，故可加熱除去，恢復(fù)其性能?？梢约尤胍恍┓€(wěn)定劑

從原料上入手德國巴斯夫TPU E685A標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品50.00元/千克

水解穩(wěn)定劑要改善PUE的水解穩(wěn)定性，加入水解穩(wěn)定劑是一種有效的途徑。最常用的水解穩(wěn)定劑有碳化二亞胺及其衍生物和環(huán)氧化合物。碳化二亞胺類水解穩(wěn)定劑是含有不飽和-N==C==N-鍵的一類化合物。這類水解穩(wěn)定劑有兩種：一是單碳化二亞胺；二是低分子量的聚碳化二亞胺，如德國拜耳公司的產(chǎn)品STABAXOL PCD。為了防止異氰酸酯與碳化二亞胺發(fā)生成環(huán)反應(yīng)，應(yīng)選用在-N==C==N-鄰位上有空間位阻的碳化二亞胺類水解穩(wěn)定劑。碳化二亞胺的水解穩(wěn)定機(jī)理是：它與水解產(chǎn)生的羧基反應(yīng)生成穩(wěn)定的酰脲，以抑制羧基對(duì)水解的催化作用對(duì)于因水解而導(dǎo)致的斷鏈，聚碳化二亞胺還有一定的"修補(bǔ)"作用。

提高硬段含量也能提高耐水性，但硬度強(qiáng)度會(huì)增加。

對(duì)聚氨酯膠粘劑進(jìn)行配方設(shè)計(jì)要考慮到所制成的膠粘劑的施工性(可操作性)，固化條件及粘接強(qiáng)度，耐熱性，耐化學(xué)品性，耐久性等性能要求。

1. 聚氨酯分子設(shè)計(jì)——結(jié)構(gòu)與性能聚氨酯由于其原料品種及組成的多樣性，因而可合成各種各樣性能的高分子材料，例如從其本體材料(即不含溶劑)的外觀性嚴(yán)主講，可得到由柔軟至堅(jiān)硬的彈性體，泡沫材料，聚氨酯從其本體性質(zhì)(或者說其固化物)而言，基本上屆彈性體性質(zhì)，它的一些物理化學(xué)性質(zhì)如粘接強(qiáng)度，機(jī)械性能，耐久性，耐低溫性，耐藥品性,主要取決于所生成的聚氨酯固化物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，所以,要對(duì)聚氨酯膠粘劑進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，首先要進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，即從化學(xué)結(jié)構(gòu)及組成對(duì)性能的影響來認(rèn)識(shí)，有關(guān)聚氨酯原料品種及化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。

2. 從原料角度對(duì)PU膠粘劑制備進(jìn)行設(shè)計(jì)聚氨酯膠粘劑配方中一般用到三類原料：一類為NCO類原料(即二異氰酸酯或其改性物、多異氰酸酯)，一類為oH類原料(即含羥基的低聚物多元醇、擴(kuò)鏈劑等,廣義地說,是含活性氫的化合物，故也包括多元胺、水等)，一類為溶劑和催化劑等添加劑，從原料的角度對(duì)聚氨酯膠粘劑進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，其方法有下述兩種：

1) 由上述原料直接配制最簡單的聚氨酯膠粘劑配制法是0H類原料和NCO類原料(或及添加劑)簡單地混合，直接使用，這種方法在聚氨酯膠粘劑配方設(shè)計(jì)中不常采用，原因是大多數(shù)低聚物多元醇分子量較低(通常聚醚 Mr<6000,聚酯Mr<3000)，因而所配制的膠粘劑組合物粘度小，初粘力小，有時(shí)即使添加催化劑, 固化速度仍較慢，并且固化物強(qiáng)度低，實(shí)用價(jià)值不大，并且未改性的TDI蒸氣壓較高，氣味大，揮發(fā)毒性大，而MDI常溫下為固態(tài)，使用不方便，只有少數(shù)幾種商品化多異氰酸酯如PAPlDesmodur RDesmodur RFCoronate L等可用作異氰酸酯原料。不過，有幾種情況可用上述方法配成聚氨酯膠粘劑例如：由高分子量聚酯(Mr5000-50000)的有機(jī)溶液與多異氰酸酯溶液(如Coronate L)組成的雙組分聚氨酯膠粘劑，可用于復(fù)合層壓薄膜等用途，性能較好，這是因?yàn)槠渲鞒煞指叻肿恿烤埘ケ旧砭陀休^高的初始粘接力，組成的膠粘劑內(nèi)聚強(qiáng)度大；由聚醚(或聚酯)或及水，多異氰酸酯，催化劑等配成的組合物,作為發(fā)泡型聚氨酯膠粘劑，粘合劑，用于保溫材料等的粘接制造等，有一定的實(shí)用價(jià)值。

2) NCO類及OH類原料預(yù)先氨酯化改性如上所述，由于大多數(shù)低聚物多元醇的分子量較低，并且TDI揮發(fā)毒性大，MDI常溫下為固態(tài)，直接配成膠一般性能較差，故為了提高膠粘劑的初始粘度，縮短產(chǎn)生一定粘接強(qiáng)度所需的時(shí)間，通常把聚醚或聚酯多元醇與TDI或MDI單體反應(yīng)，制成端NCO基或OH基的氨基甲酸酯預(yù)聚物，作為NCO成分或OH成分使用。

3. 從使用形態(tài)的要求設(shè)計(jì)PU膠從聚氨酯膠粘劑的使用形態(tài)來分，主要有單組分和雙組分。

1)單組分聚氨酯膠粘劑單組分聚氨酯膠粘劑的優(yōu)點(diǎn)是可直接使用，無雙組分膠粘劑使用前需調(diào)膠之麻煩？單組分聚氨酯膠粘劑主要有下述兩種類型。以一NCO為端基的聚氨酯預(yù)聚物為主體的濕固化聚氨酯膠粘劑，合成反應(yīng)利用空氣中微量水分及基材表面微量吸附水而固化，還可與基材表面活性氫基團(tuán)反應(yīng)形成牢固的化學(xué)鍵，這種類型的聚氨酯膠一般為無溶劑型，由于為了便于施膠，粘度不能太大，單組分濕固化聚氨酯膠粘劑多為聚醚型，即主要的含一OH原料為聚醚多元醇，此類膠中游離NCO含量究竟以何程度為宜，應(yīng)根據(jù)膠的粘度(影響可操作性)，涂膠方式，涂膠厚度及被粘物類型等而定，并要考慮膠的貯存穩(wěn)定性。以熱塑性聚氨酯彈性體為基礎(chǔ)的單組分溶劑型聚氨酯膠粘劑，主成分為高分子量端OH基線型聚氨酯，羥基數(shù)很小，當(dāng)溶劑開始揮發(fā)時(shí)膠的粘度迅速增加，產(chǎn)生初粘力，當(dāng)溶劑基本上完全揮發(fā)后，就產(chǎn)生了足夠的粘接力，經(jīng)過室溫放置，多數(shù)該類型聚氨酯彈性體中鏈段結(jié)晶，可進(jìn)一步提高粘接強(qiáng)度，這種類型的單組分聚氨酯膠一般以結(jié)晶性聚酯作為聚氨酯的主要原料。單組分聚氨酯膠另外還有聚氨酯熱熔膠，單組分水性聚氨酯膠粘劑等類型。

2)雙組分聚氨酯膠粘劑雙組分聚氨酯膠粘劑由含端羥基的主劑和含端NCO基團(tuán)的固化劑組成，與單組分相比，雙組分性能好，粘接強(qiáng)度高，且同一種雙組分聚氨酯膠粘劑的兩組分配比可允許一定的范圍，可以此調(diào)節(jié)固化物的性能，主劑一般為聚氨酯多元醇或高分子聚酯多元醇，兩組分的配比以固化劑稍過量，即有微量NCO基團(tuán)過剩為宜，如此可彌補(bǔ)可能的水分造成的NCO損失，保證膠粘劑產(chǎn)生足夠的交聯(lián)反應(yīng)

4. 根據(jù)性能要求設(shè)計(jì)PU膠若對(duì)聚氨酯膠粘劑有特殊的性能要求，應(yīng)根據(jù)聚氨酯結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，不同的基材，不同的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用環(huán)境，往往對(duì)聚氨酯膠有一些特殊要求，如在工業(yè)化生產(chǎn)線上使用的聚氨酯膠要求快速固化，復(fù)合軟包裝薄膜用的聚氨酯膠粘劑要求耐酸耐水解，其中耐蒸煮軟包裝用膠粘劑還要求一定程度的高溫粘接力，等等。

1)耐高溫聚氨酯膠粘劑普遍耐高溫性能不足，若要在特殊耐溫場(chǎng)合使用，可預(yù)先對(duì)聚氨酯膠粘劑進(jìn)行設(shè)計(jì)，有幾個(gè)途徑可提高聚氨酯膠的耐熱性，如：采用含苯環(huán)的聚醚，聚酯和異氰酸酯原料；提高異氰酸酯及擴(kuò)鏈劑(它們組成硬段)的含量；提高固化劑用量；采用耐高溫?zé)峤獾亩喈惽杷狨?如含異氰脲酸酯環(huán)的)，或在固化時(shí)產(chǎn)生異氰脲酸酯；用比較耐溫的環(huán)氧樹脂或聚砜酰胺等樹脂與聚氨酯共混改性，而采用pN技術(shù)是提高聚合物相容性的有效途徑。

2)耐水解性聚酯型聚氨酯膠粘劑的耐水解性較差，可添加水解穩(wěn)定劑(如碳化二亞胺?環(huán)氧化合物等)進(jìn)行改善，為了提高聚酯本身的耐水解性，可采用長鏈二元酸及二元醇原料(如癸二酸,1,6—己二醇等),有支鏈的二元醇如新戊二醇原料也能提高聚酯的耐水解性？聚醚的耐水解性較好，有時(shí)可與聚酯并用制備聚氨酯膠粘劑，在膠粘劑配方中添加少量有機(jī)硅偶聯(lián)劑也能提高膠粘層的耐水解性。

3)提高固化速度提高固化速度的一種主要方法是使聚氨酯膠粘劑有一定的初粘力，即粘接后不再容易脫離，因而提高主劑的分子量，使用可產(chǎn)生結(jié)晶性聚氨酯的原料是提高初粘力和固化速度的有效方法，有時(shí)加入少量三乙醇胺這類有催化性的交聯(lián)劑也有助于提高初粘力？添加催化劑亦為加快固化的主要。

IPDI是脂肪族異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯IPDI也是一種脂環(huán)族異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯IPDI反應(yīng)活性比芳香族異氰酸酯低，蒸氣壓也低。異佛爾酮二異氰酸酯IPDI分子中2個(gè)NCO基團(tuán)的反應(yīng)活性不同，因?yàn)镮PDI分子中伯NCO受到環(huán)己烷環(huán)和a-取代甲基的位阻作用，使得連在環(huán)己烷上的仲NCO基團(tuán)的反應(yīng)活性比伯NCO的高1.3-2.5倍；IPDI與羥基的反應(yīng)速度比HDI與羥基的反應(yīng)速度快4-5倍。

異佛爾酮二異氰酸酯IPDI制成的聚氨酯樹脂具有優(yōu)異的光穩(wěn)定性和耐化學(xué)藥品性，異佛爾酮二異氰酸酯IPDI一般用于制造高檔的聚氨酯樹脂如耐光耐侯聚氨酯涂料、耐磨耐水解聚氨酯彈性體，異佛爾酮二異氰酸酯IPDI也可用于制造不黃變微孔聚氨酯泡沫塑料。