簡介
在聚氨酯彈性體的合成中,為了加快主反應的速度,往往需要加入催化劑,常用的催化劑有叔胺和有機錫兩類,叔胺類有三乙烯二胺、三乙胺、三甲基苄胺、二甲基乙醇胺、嗎啡啉等,其中以三乙烯二胺最重要;有機錫類有辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫等。此外,還有有機汞、銅、鉛和鐵類,以有機鉛、汞最為重要,如辛酸鉛和乙酸苯汞等。有機二元酸,如己二酸、壬二酸可作為聚醚型聚氨酯澆注橡膠的催化劑。
胺類催化劑多用於泡沫配方中的成泡反應,在聚醚體系中,胺和錫類催化劑並用可獲得最佳的泡孔結構。
有機錫類催化劑通常催化HO和NCO反應過程,可避免OH的副反應,該類催化劑除提高總的反應速率外,還能使高分子質量多元醇與低分子質量多元醇的反應活性趨於一致,從而使製得的預聚物具有較窄的分子質量分布和較低的粘度。
影響
使用催化劑對彈性體最終製品的性能是有不良影響的,主要影響高溫性能和耐水解性。
阻聚劑以酸類、醯氯類使用較多,酸類使用最多的氯化氫氣體,醯氯類有苯甲醯氯、己二醯氯等。
在聚氨酯彈性體的合成中,擴鏈劑是指鏈增長反應必不可少的二元醇類和二元胺類化合物;而擴鏈交聯劑指的是既參與鏈增長反應,又能在鏈節間形成交聯點的化合物,如三元醇和四元醇類、烯丙基醚二醇等。澆注型聚氨酯彈性體除烯丙基醚二醇不適用外,其他擴鏈或擴鏈交聯劑都可以使用,熱塑性聚氨酯彈性體僅使用二醇類;混煉型聚氨酯彈性體既可使用二醇也可用烯丙基醚二醇類。一般低分子質量的脂肪族二元醇和芳香族二元醇都可以作為擴鏈劑,脂肪族二元醇有乙二醇、丁二醇和己二醇等,其中最重要的是1,4-丁二醇(BDO),在製備熱塑性聚氨酯時用得最多,它不僅起擴鏈作用,還可調整製品硬度。在芳香族二元醇中,較重要的是對苯二酚二羥乙基醚(HQEE),其結構式是:
它能提高聚氨酯彈性體的剛性和熱穩定性;另一種芳族二醇是間苯二酚二羥乙基醚(HER),它能最大限度地維持彈性體的持久性、彈性和可塑性,而同時又可將收縮率限制到最小。HER與HQEE都具有芳香族擴鏈劑的優點且不污染環境,但當使用溫度稍微下降時,HQEE有迅速結晶的趨勢,因而限制了它的套用,若將HER與HQEE混合使用,既可解決結晶問題,還能改善製品的機械性能。
一般使用的二元胺類擴鏈劑都是芳香族的,最常用的是3,3’-二氯-4,4’-
二苯基甲烷二胺(MOCA),其結構式為:
苯環上的氯原子取代基降低了氨基與異氰酸酯的反應速率,從而延長了釜中壽命,這對於手工澆注聚氨酯彈性體製品是極其重要的。其他一些二胺,如3,3’-二氯-聚聯二胺、4,4’-二苯基甲烷二胺、聯苯二胺和三嗪二胺等也可以作為聚氨酯彈性體合成中的擴鏈劑等。擴鏈交聯劑有三醇、四醇類及烯丙基醚二醇類,三醇四醇中常用的有丙三醇、三羥甲基丙烷、1,2,6-己三醇和季戊四醇等,它們與異氰酸酯反應,生成氨基甲酸酯交聯;烯丙基醚二醇類化合物中常用的有:α-烯丙基甘油醚(α-Age)、三羥甲基丙烷烯丙基醚和縮水甘油烯丙基醚,前兩個化合物可在合成聚酯時加入,將烯丙基引入聚酯主鏈上;也可在合成生膠時加入,烯丙基引入生膠主鏈上。在聚醚生產中,這三種化合物都可使用。