聚氨酯擴鏈劑

聚氨酯擴鏈劑

在聚氨酯發(fā)泡過程中，很多人不會使用擴鏈劑（又叫鏈增長劑），擴鏈劑運用的餓好壞有時直接影響泡沫 的性能，進而影響制品的質(zhì)量，因此根據(jù)資料和本公司技術(shù)人員的經(jīng)驗，給大家參考。
聚氨酯類的高分子材料是由剛性鏈段和柔性鏈段組成的嵌段共聚物，剛性鏈段和柔性鏈段的構(gòu)成，除與異氰酸酯和聚醇主劑有關(guān)，同時，擴鏈劑的選擇和使用，對它們的形成也有著直接影響。
擴鏈劑是指能促使分子鏈延伸、擴展的化合物。在聚氨酯聚合物的生成中，主要為雙官能團的化學品。根據(jù)聚氨酯工業(yè)中的實際情況和敘述方便需要，本節(jié)所敘擴鏈劑，除包括能使分子鏈進行擴展的雙官能基的低分子化合物外，同時也包括能使鏈狀分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生支化和交聯(lián)的官能度大于2的低分子化合物，后者在許多文獻中常被細分為交聯(lián)劑，在此均歸于擴鏈劑中敘述。
在聚氨酯材料的合成中，擴鏈劑具有以下功能。
（1）低分子二元化合物和低分子三元或四元化合物能使聚氨酯反應體系迅速地進行擴鏈和交聯(lián)。
（2）它們具有能與反應體系進行化學反應的特性基團，且分子量低，反應活潑。在整個反應原料體系中，對異氰酸酯和聚醇體系構(gòu)成較強的反應競爭幾率，因此，它們能極其有效地調(diào)節(jié)反應體系的反應速度。在實際工作中，可以使用不同品種的交聯(lián)劑及用量，調(diào)節(jié)反應物的粘度增長等工藝參數(shù)，使之適應加工工藝的要求。在冷熟化泡沫體、自結(jié)皮泡沫體等制備中，擴鏈劑的使用對這些制品的合成工藝都有重大影響。
（3）利用擴鏈劑參與反應并進入聚合物主鏈的行為可以將擴鏈劑分子中的某些特性基團結(jié)構(gòu)引入聚氨酯聚合物主鏈中，能對聚氨酯的某些性能產(chǎn)生一定影響。
一、擴鏈劑的分類
聚氨酯聚合物用擴鏈劑的種類較多，按擴鏈劑的化學結(jié)構(gòu)基本可分為醇類化合物和胺類化合物，其官能基均為2或小于4。
隨著聚氨酯工業(yè)的高速發(fā)展和應用領(lǐng)域、產(chǎn)品形式的不斷擴張，擴鏈劑的新品種也在迅速增加，但實際大量使用的仍然是二醇或二胺類低分子化合物。
在聚氨酯中使用的擴鏈劑分類及典型品種列 于表1中。
類別典型品種典型應用
多元醇類乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、一縮二乙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷等
脂環(huán)醇類
1，4-環(huán)己二醇、氫化雙酚A
芳醇類
二亞甲基苯基二醇、對苯二酚雙-β-羥乙基醚、 間苯二酚羥基醚
醇胺類
二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺
二胺類
二乙基甲苯二胺、3，5-二甲硫基甲苯二胺
其他
α-甘油烯丙基醚、縮水甘油烯丙基醚、過氧化二異丙苯、硫磺

二、多元醇類擴鏈劑
二元醇類擴鏈劑的品種較多，主要有1，4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、一縮二乙二醇、新戊二醇等。三元醇化合物有丙三醇、三羥甲基丙烷（TMP）等。
在聚氨酯尤其是聚氨酯泡沫體的合成中，使用最多的是1，4-丁二醇。大家知道，聚氨酯聚合物基本是（A-B）x類型的線型結(jié)構(gòu)的嵌段共聚物，其軟鏈段由聚醇大分子構(gòu)成，而硬鏈段是由二異氰酸酯與低分子二醇反應構(gòu)成，而1，4-丁二醇具有適中的碳-碳鏈長度，能使軟、硬鏈段產(chǎn)生微區(qū)向分離，使氨基甲酸酯硬鏈段的結(jié)晶性更好，即使得MDI-1，4丁二醇硬鏈能較好地定向，這樣，結(jié)晶和定向排列使聚合物分子間更容易形成氫鏈，這意味著它能產(chǎn)生較好的有序結(jié)晶，結(jié)晶的阻旋作用和聚合物鏈段遷移，最終表現(xiàn)出聚合物具有優(yōu)異的韌性和硬度。
以脂肪醇類為主的擴鏈劑，在泡沫類產(chǎn)品中，主要用于高回彈軟泡、半硬泡、RIM硬泡以及微孔彈性體等制品的生產(chǎn)中，它們不僅參與反應，具擴鏈和交聯(lián)作用，調(diào)節(jié)泡沫體結(jié)構(gòu)和開孔率，提高產(chǎn)品的回彈性、剛性和力學性能，同時，它還能降低原料組分粘度，改善原料各組分的相溶性。
脂肪醇類擴鏈劑在聚氨酯彈性體、涂料等產(chǎn)品中，尤其是MDI基PUR產(chǎn)品中，是應用極廣的擴鏈劑。在新開發(fā)的醇類擴鏈劑中，值得提出簡稱為HQEE和HER的兩種帶有芳環(huán)的二醇擴鏈劑。在脂肪醇類擴鏈劑中，除二官能基的化合物以外，在聚氨酯合成過程中還經(jīng)常使用三官能或四官能基化合物。常用的有三羥甲基丙烷和季戊四醇等。它們在與異氰酸酯反應生成氨基甲酸酯基團使分子鏈增長的同時，還會在生成的分子鏈中引出支鏈的反應點，在進一步反應中，使聚合物分子產(chǎn)生一定程度的交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在聚氨酯橡膠、涂料、粘合劑等生產(chǎn)中，常將它們與普通二元醇或二元胺配合使用，以獲得聚氨酯產(chǎn)品某些性能的改善和提高
三、二元胺類擴鏈劑
低分子量二胺類化合物與二異氰酸酯反應十分激烈，成膠速度迅速，生產(chǎn)不易控制，但它與異氰酸酯反應生成內(nèi)聚能高的脲基，能賦予聚氨酯聚合物很好的物理機械性能。為解決反應速度過快、不易控制的缺點，普遍采用受阻胺類化合物，其中最聞名的是3，3'-二氯-4，4-二氨基二苯基甲烷。商品取名為莫卡（MOCA）。是由鄰氯苯胺和甲醛進行縮合反應，并經(jīng)中和、醇洗、重結(jié)晶等步驟制備的，在MOCA分子中，由于在氨基的鄰位存在氯原子的吸電子作用和位阻功能，從而使氨基的反應活性適當降低，能夠很好地適應聚氨酯凝膠工藝。同時，它又能賦予材料優(yōu)異的機械性能，因此MOCA一直是聚氨酯，尤其是聚氨酯橡膠、涂料等產(chǎn)品生產(chǎn)中極其重要的擴鏈劑，MOCA為白色至淺黃色針狀結(jié)晶體，有吸濕能力，易溶于丙酮、四氫呋喃、二甲基甲酰胺溶劑，溶于乙醇、苯、甲苯。但該類二胺擴鏈劑在1973年，美國有人對它提出致癌嫌疑，雖經(jīng)過幾十年的系統(tǒng)毒性研究得出了否定的結(jié)論，但許多國家對MOCA的使用仍持謹慎態(tài)度。1969年Bayer公司開發(fā)出取代MOCA的無毒型二胺擴鏈劑，學名為3，5-二氨-4-氯苯甲酸異丁醇酯，商品名稱為Baytec-1604。該擴鏈劑熔點和反應活性稍低，易于加工操作，并能賦予聚氨酯橡膠優(yōu)異的物理機械性能。但該擴鏈劑的不足之處是它熔融后呈褐色，僅適用于制備深色的高性能PUR制品。杜邦以前的全資子公司，先在的Invista公司推出了一個二元胺產(chǎn)品DytekA，這個產(chǎn)品特別適用于氨綸領(lǐng)域擴鏈劑，能對產(chǎn)品的彈性起到極大的改善，大家不妨一試。
四、醇胺類擴鏈
目前使用較多的醇胺類擴鏈劑主要有乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三異丙醇胺和N，N'-雙（2-羥丙基）苯胺等。它們不僅可以作為普通聚醚合成中的起始劑，同時，也能作聚氨酯材料的擴鏈劑而用于高回彈軟泡、半硬泡和硬泡配方中，它們具有降低物料粘度，提高物料乳化能力，有利于物料充滿復雜模腔。當使用苯胺、甲苯二胺等芳香胺為起始劑，使環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷進行聚合反應，控制聚合程度，制備出分子量200-600的芳香胺醚齊聚物，它們可以作為擴鏈劑而被廣泛用于半硬泡、RIM硬泡、彈性體等制品的生產(chǎn)中。

Invista公司【前身為杜邦全資子公司】生產(chǎn)的DytekA【化學名：2-甲基戊二胺】用于氨綸領(lǐng)域做為擴鏈劑，能對產(chǎn)品的彈性起到極大的改善。

1）用于生產(chǎn)聚酰胺塑料、膠片和纖維

2）用于生產(chǎn)聚酰胺粘合劑和印刷樹脂

3）作為環(huán)氧樹脂固化處理劑，如涂料、地板和鋪面材料、復合材料和膠囊

4）聚氨酯用擴鏈劑；用于異腈酸酯；鏈的膨脹；多元醇

5）有機合成化學用品，如農(nóng)藥、藥品等。

Invista DytekA 這個通過碳鏈上第五碳原子甲基支鏈化胺類化合，使得其衍生物具有獨特性能，如低粘度、高彈性和良好相容性能。試用二元酸，Dytek®A生成高分子量多元胺的聚合物和共聚物，該類化合物，同用乙二胺類化合物所制備的聚合物和共聚物相比，其具有熔點低、結(jié)晶度小性能；其樹脂類中許多產(chǎn)品是透明的。