聚氨酯擴(kuò)鏈劑

聚氨酯擴(kuò)鏈劑

在聚氨酯發(fā)泡過(guò)程中，很多人不會(huì)使用擴(kuò)鏈劑（又叫鏈增長(zhǎng)劑），擴(kuò)鏈劑運(yùn)用的餓好壞有時(shí)直接影響泡沫 的性能，進(jìn)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(yàn)，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(shí)，擴(kuò)鏈劑的選擇和使用，對(duì)它們的形成也有著直接影響。
擴(kuò)鏈劑是指能促使分子鏈延伸、擴(kuò)展的化合物。在聚氨酯聚合物的生成中，主要為雙官能團(tuán)的化學(xué)品。根據(jù)聚氨酯工業(yè)中的實(shí)際情況和敘述方便需要，本節(jié)所敘擴(kuò)鏈劑，除包括能使分子鏈進(jìn)行擴(kuò)展的雙官能基的低分子化合物外，同時(shí)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(xiàn)中常被細(xì)分為交聯(lián)劑，在此均歸于擴(kuò)鏈劑中敘述。
在聚氨酯材料的合成中，擴(kuò)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(yīng)體系迅速地進(jìn)行擴(kuò)鏈和交聯(lián)。
（2）它們具有能與反應(yīng)體系進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的特性基團(tuán)，且分子量低，反應(yīng)活潑。在整個(gè)反應(yīng)原料體系中，對(duì)異氰酸酯和聚醇體系構(gòu)成較強(qiáng)的反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)幾率，因此，它們能極其有效地調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的反應(yīng)速度。在實(shí)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(yīng)物的粘度增長(zhǎng)等工藝參數(shù)，使之適應(yīng)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(kuò)鏈劑的使用對(duì)這些制品的合成工藝都有重大影響。
（3）利用擴(kuò)鏈劑參與反應(yīng)并進(jìn)入聚合物主鏈的行為可以將擴(kuò)鏈劑分子中的某些特性基團(tuán)結(jié)構(gòu)引入聚氨酯聚合物主鏈中，能對(duì)聚氨酯的某些性能產(chǎn)生一定影響。
一、擴(kuò)鏈劑的分類
聚氨酯聚合物用擴(kuò)鏈劑的種類較多，按擴(kuò)鏈劑的化學(xué)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(yīng)用領(lǐng)域、產(chǎn)品形式的不斷擴(kuò)張，擴(kuò)鏈劑的新品種也在迅速增加，但實(shí)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(kuò)鏈劑分類及典型品種列 于表1中。
類別典型品種典型應(yīng)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(duì)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(guò)氧化二異丙苯、硫磺

二、多元醇類擴(kuò)鏈劑
二元醇類擴(kuò)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(yīng)構(gòu)成，而1，4-丁二醇具有適中的碳-碳鏈長(zhǎng)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(kuò)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(yīng)，具擴(kuò)鏈和交聯(lián)作用，調(diào)節(jié)泡沫體結(jié)構(gòu)和開(kāi)孔率，提高產(chǎn)品的回彈性、剛性和力學(xué)性能，同時(shí)，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(kuò)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(yīng)用極廣的擴(kuò)鏈劑。在新開(kāi)發(fā)的醇類擴(kuò)鏈劑中，值得提出簡(jiǎn)稱為HQEE和HER的兩種帶有芳環(huán)的二醇擴(kuò)鏈劑。在脂肪醇類擴(kuò)鏈劑中，除二官能基的化合物以外，在聚氨酯合成過(guò)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?cè)谂c異氰酸酯反應(yīng)生成氨基甲酸酯基團(tuán)使分子鏈增長(zhǎng)的同時(shí)，還會(huì)在生成的分子鏈中引出支鏈的反應(yīng)點(diǎn)，在進(jìn)一步反應(yīng)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(kuò)鏈劑
低分子量二胺類化合物與二異氰酸酯反應(yīng)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(yīng)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(jī)械性能。為解決反應(yīng)速度過(guò)快、不易控制的缺點(diǎn)，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(jìn)行縮合反應(yīng)，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(yīng)活性適當(dāng)降低，能夠很好地適應(yīng)聚氨酯凝膠工藝。同時(shí)，它又能賦予材料優(yōu)異的機(jī)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(kuò)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(kuò)鏈劑在1973年，美國(guó)有人對(duì)它提出致癌嫌疑，雖經(jīng)過(guò)幾十年的系統(tǒng)毒性研究得出了否定的結(jié)論，但許多國(guó)家對(duì)MOCA的使用仍持謹(jǐn)慎態(tài)度。1969年Bayer公司開(kāi)發(fā)出取代MOCA的無(wú)毒型二胺擴(kuò)鏈劑，學(xué)名為3，5-二氨-4-氯苯甲酸異丁醇酯，商品名稱為Baytec-1604。該擴(kuò)鏈劑熔點(diǎn)和反應(yīng)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(jī)械性能。但該擴(kuò)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(gè)二元胺產(chǎn)品DytekA，這個(gè)產(chǎn)品特別適用于氨綸領(lǐng)域擴(kuò)鏈劑，能對(duì)產(chǎn)品的彈性起到極大的改善，大家不妨一試。
四、醇胺類擴(kuò)鏈
目前使用較多的醇胺類擴(kuò)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(shí)，也能作聚氨酯材料的擴(kuò)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(fù)雜模腔。當(dāng)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(jìn)行聚合反應(yīng)，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(kuò)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(xué)名：2-甲基戊二胺】用于氨綸領(lǐng)域做為擴(kuò)鏈劑，能對(duì)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(shù)脂

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

4）聚氨酯用擴(kuò)鏈劑；用于異腈酸酯；鏈的膨脹；多元醇

5）有機(jī)合成化學(xué)用品，如農(nóng)藥、藥品等。

Invista DytekA 這個(gè)通過(guò)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(dú)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(diǎn)低、結(jié)晶度小性能；其樹(shù)脂類中許多產(chǎn)品是透明的。