聚氨酯彈性體使用的低聚物多元醇平均官能度較低,通常為2~3個,相對分子質(zhì)量為400~6000,常用的為1000~2000,主要品類有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚丁二烯多元醇、聚ε-己內(nèi)酯多元醇、聚碳酸酯多元醇以及其它聚合物多元醇。
(1)聚酯多元醇
為二元羧酸與過量的多元醇縮聚而成,常用的二元羧酸為己二酸,常用的多元醇為乙二醇、丙二醇、丁二醇、二乙二醇等,一些特殊聚酯還用戊二醇、己二醇、三羥甲基丙烷、甘油等多元醇,所以合成聚酯可用的多元醇品種多,因此聚酯的分子結(jié)構(gòu)多種多樣,品種牌號也比較多。
我們工廠使用的聚酯多元醇為己二酸(AA)與1.4丁二醇(BD0)反應(yīng)合成的聚己二酸丁二醇酯二醇(CMA-44,主要用于合成TPU);己二酸與乙二醇(MEG)和丁二醇反應(yīng)合成的聚己二酸乙二醇丁二醇酯二醇(218聚酯,主要用于生產(chǎn)CPU制品)。
(2)聚醚多元醇
也叫聚氧化烯烴或聚烷醚,常用的環(huán)氧化合物有環(huán)氧丙烷、四氫呋喃、環(huán)氧乙烷等,由一種環(huán)氧化合物單體合成的聚醚叫均聚醚,由兩種或兩種以上的環(huán)氧化合物合成的聚醚叫共聚醚。
聚氧化丙烯醚多元醇(常說的聚醚,PPG)是聚氨酯工業(yè)中用量最多的原料中間體。我們工廠常用的為:PPG-210(Mn=1000)、PPG-220(Mn=2000)等,主要用于生產(chǎn)常規(guī)聚氨酯制品,如板、棒和要求不高的雜件產(chǎn)品等;聚四氫呋喃聚醚二元醇(PTMEG),主要用于生產(chǎn)TPU、性能要求較高的聚氨酯制品等。
2、多異氰酸酯
多異氰酸酯的分子結(jié)構(gòu)中含有-NCO(異氰酸酯基)官能團(tuán),種類也很多,但產(chǎn)量最大(也是我們廠最常用的)的為甲苯二異氰酸酯(TDI)和二苯基甲烷二異氰酸酯(純MDI);其它還包括1.5-萘二異氰酸酯(NDI)、對苯二異氰酸酯(PPDI)等。
(1)TDI
TDI分子結(jié)構(gòu)中異氰酸酯基在苯環(huán)上的位置存在兩種異構(gòu)體,即2.4-TDI和2.6-TDI,所以根據(jù)TDI產(chǎn)品中2.4-TDI異構(gòu)體含量,分為T-80(2.4-TDI/2.6-TDI=80/20)和T-100(為純的2.4-TDI)。
我們工廠用量最大的為T-80,主要用于生產(chǎn)CPU制品。
(2)MDI
主要用于生產(chǎn)TPU原料。
(3)NDI和PPDI
價格較高,主要用于生產(chǎn)高性能(如對動態(tài)性能、耐熱性、耐溶劑等性能要求較高的產(chǎn)品)和高附加值的產(chǎn)品。
3、擴(kuò)鏈交聯(lián)劑(固化劑)
在生產(chǎn)聚氨酯制品時,要將聚氨酯預(yù)聚體固化成型,需要加入一定量的小分子二元胺或多元醇或兩者的混合物與預(yù)聚體中的異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng),生產(chǎn)氨基甲酸酯或脲,起擴(kuò)鏈或交聯(lián)作用,所以稱這類物質(zhì)為擴(kuò)鏈交聯(lián)劑。
(1)二胺
二胺是CPU的重要擴(kuò)鏈劑,主要用作TDI系列預(yù)聚體的固化,我們工廠常用的二胺為 3.3′-二氯-4.4′-二氨基二苯甲烷(MOCA),主要用于生產(chǎn)中、高硬度的產(chǎn)品。
(2)小分子多元醇
小分子多元醇是合成MDI、NDI、PPDI型聚氨酯彈性體的主要擴(kuò)鏈劑,也是生產(chǎn)TDI型中、低硬度產(chǎn)品的常用擴(kuò)鏈交聯(lián)劑,與MOCA并用可以調(diào)節(jié)CPU制品的硬度。我們工廠常用的小分子多元醇為1.4-丁二醇(1.4-BD0)、三羥甲基丙烷(TMP)。
(3)其它擴(kuò)鏈交聯(lián)劑
生產(chǎn)聚氨酯彈性體制品時還常用醇胺類擴(kuò)鏈交聯(lián)劑,通常與小分子多元醇擴(kuò)鏈交聯(lián)劑(如1.4-BD、TMP)混合使用,生產(chǎn)低硬度CPU產(chǎn)品。最常用的醇胺類擴(kuò)鏈交聯(lián)劑為三異丙醇按(TIPA)。
4、其它助劑
生產(chǎn)聚氨酯彈性體制品除了使用以上三種主體原料外,還經(jīng)常用到以下助劑:
(1)催化劑
用于提高異氰酸酯的化學(xué)反應(yīng)速度,以提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率或改善產(chǎn)品性能。常用的催化劑為有機金屬化合物和叔胺類催化劑。
(2)增塑劑
在生產(chǎn)CPU制品時,在某些特殊的配方設(shè)計中,可添加增塑劑來降低膠料的粘度、延長可澆注時間、降低硬度和成本等,常用的增塑劑為鄰苯二甲酸系的小分子酯類(如我們工廠使用的DOP、988等)。
(3)其它助劑
聚氨酯彈性體產(chǎn)品常用的助劑還有:水解穩(wěn)定劑(主要是提高聚酯型聚氨酯體系的抗水解性)、阻燃劑(阻止物質(zhì)燃燒或抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦岣逷U的阻燃效果)、脫模劑、色漿、抗靜電劑(一般聚氨酯的表面電阻為1013~1014Ω數(shù)量級,當(dāng)降至108Ω數(shù)量級時可以有效消除靜電)、填料、熱氧穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑等。