聚氨酯擴鏈劑

聚氨酯擴鏈劑

在聚氨酯發泡過程中，很多人不會(hui) 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，進而影響製品的質量，因此根據資料和本公司技術人員的經驗，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成，除與(yu) 異氰酸酯和聚醇主劑有關(guan) ，同時，擴鏈劑的選擇和使用，對它們(men) 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(wei) 雙官能團的化學品。根據聚氨酯工業(ye) 中的實際情況和敘述方便需要，本節所敘擴鏈劑，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構產(chan) 生支化和交聯的官能度大於(yu) 2的低分子化合物，後者在許多文獻中常被細分為(wei) 交聯劑，在此均歸於(yu) 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(ti) 係迅速地進行擴鏈和交聯。
（2）它們(men) 具有能與(yu) 反應體(ti) 係進行化學反應的特性基團，且分子量低，反應活潑。在整個(ge) 反應原料體(ti) 係中，對異氰酸酯和聚醇體(ti) 係構成較強的反應競爭(zheng) 幾率，因此，它們(men) 能極其有效地調節反應體(ti) 係的反應速度。在實際工作中，可以使用不同品種的交聯劑及用量，調節反應物的粘度增長等工藝參數，使之適應加工工藝的要求。在冷熟化泡沫體(ti) 、自結皮泡沫體(ti) 等製備中，擴鏈劑的使用對這些製品的合成工藝都有重大影響。
（3）利用擴鏈劑參與(yu) 反應並進入聚合物主鏈的行為(wei) 可以將擴鏈劑分子中的某些特性基團結構引入聚氨酯聚合物主鏈中，能對聚氨酯的某些性能產(chan) 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，按擴鏈劑的化學結構基本可分為(wei) 醇類化合物和胺類化合物，其官能基均為(wei) 2或小於(yu) 4。
隨著聚氨酯工業(ye) 的高速發展和應用領域、產(chan) 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 於(yu) 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
脂環醇類
1，4-環己二醇、氫化雙酚A
芳醇類
二亞(ya) 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(ti) 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類型的線型結構的嵌段共聚物，其軟鏈段由聚醇大分子構成，而硬鏈段是由二異氰酸酯與(yu) 低分子二醇反應構成，而1，4-丁二醇具有適中的碳-碳鏈長度，能使軟、硬鏈段產(chan) 生微區向分離，使氨基甲酸酯硬鏈段的結晶性更好，即使得MDI-1，4丁二醇硬鏈能較好地定向，這樣，結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(chan) 生較好的有序結晶，結晶的阻旋作用和聚合物鏈段遷移，最終表現出聚合物具有優(you) 異的韌性和硬度。
以脂肪醇類為(wei) 主的擴鏈劑，在泡沫類產(chan) 品中，主要用於(yu) 高回彈軟泡、半硬泡、RIM硬泡以及微孔彈性體(ti) 等製品的生產(chan) 中，它們(men) 不僅(jin) 參與(yu) 反應，具擴鏈和交聯作用，調節泡沫體(ti) 結構和開孔率，提高產(chan) 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(ti) 、塗料等產(chan) 品中，尤其是MDI基PUR產(chan) 品中，是應用極廣的擴鏈劑。在新開發的醇類擴鏈劑中，值得提出簡稱為(wei) HQEE和HER的兩(liang) 種帶有芳環的二醇擴鏈劑。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(men) 在與(yu) 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(hui) 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(chan) 生一定程度的交聯，形成網狀結構。在聚氨酯橡膠、塗料、粘合劑等生產(chan) 中，常將它們(men) 與(yu) 普通二元醇或二元胺配合使用，以獲得聚氨酯產(chan) 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(yu) 二異氰酸酯反應十分激烈，成膠速度迅速，生產(chan) 不易控製，但它與(yu) 異氰酸酯反應生成內(nei) 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(wei) 解決(jue) 反應速度過快、不易控製的缺點，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(wei) 莫卡（MOCA）。是由鄰氯苯胺和甲醛進行縮合反應，並經中和、醇洗、重結晶等步驟製備的，在MOCA分子中，由於(yu) 在氨基的鄰位存在氯原子的吸電子作用和位阻功能，從(cong) 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(you) 異的機械性能，因此MOCA一直是聚氨酯，尤其是聚氨酯橡膠、塗料等產(chan) 品生產(chan) 中極其重要的擴鏈劑，MOCA為(wei) 白色至淺黃色針狀結晶體(ti) ，有吸濕能力，易溶於(yu) 丙酮、四氫呋喃、二甲基甲酰胺溶劑，溶於(yu) 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，雖經過幾十年的係統毒性研究得出了否定的結論，但許多國家對MOCA的使用仍持謹慎態度。1969年Bayer公司開發出取代MOCA的無毒型二胺擴鏈劑，學名為(wei) 3，5-二氨-4-氯苯甲酸異丁醇酯，商品名稱為(wei) Baytec-1604。該擴鏈劑熔點和反應活性稍低，易於(yu) 加工操作，並能賦予聚氨酯橡膠優(you) 異的物理機械性能。但該擴鏈劑的不足之處是它熔融後呈褐色，僅(jin) 適用於(yu) 製備深色的高性能PUR製品。杜邦以前的全資子公司，先在的Invista公司推出了一個(ge) 二元胺產(chan) 品DytekA，這個(ge) 產(chan) 品特別適用於(yu) 氨綸領域擴鏈劑，能對產(chan) 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(men) 不僅(jin) 可以作為(wei) 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於(yu) 高回彈軟泡、半硬泡和硬泡配方中，它們(men) 具有降低物料粘度，提高物料乳化能力，有利於(yu) 物料充滿複雜模腔。當使用苯胺、甲苯二胺等芳香胺為(wei) 起始劑，使環氧乙烷或環氧丙烷進行聚合反應，控製聚合程度，製備出分子量200-600的芳香胺醚齊聚物，它們(men) 可以作為(wei) 擴鏈劑而被廣泛用於(yu) 半硬泡、RIM硬泡、彈性體(ti) 等製品的生產(chan) 中。

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

1）用於(yu) 生產(chan) 聚酰胺塑料、膠片和纖維

2）用於(yu) 生產(chan) 聚酰胺粘合劑和印刷樹脂

3）作為(wei) 環氧樹脂固化處理劑，如塗料、地板和鋪麵材料、複合材料和膠囊

4）聚氨酯用擴鏈劑；用於(yu) 異腈酸酯；鏈的膨脹；多元醇

5）有機合成化學用品，如農(nong) 藥、藥品等。

Invista DytekA 這個(ge) 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製備的聚合物和共聚物相比，其具有熔點低、結晶度小性能；其樹脂類中許多產(chan) 品是透明的。