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如何选择和使用低硬度聚氨酯弹性体扩链剂,以解决制品硬度过高、弹性不足和手感差等问题。

各位朋友,化工界的同仁们,大家下午好!

我是今天的讲座嘉宾,很高兴能和大家共同探讨一个既有趣又实用的话题——低硬度聚氨酯弹性体扩链剂的选择与应用,以及如何通过它来解决那些让人头疼的制品硬度过高、弹性不足和手感欠佳等问题。

我相信,在座的各位或多或少都接触过聚氨酯弹性体,这种材料就像一位“千面女郎”,能屈能伸,既有橡胶的弹性,又有塑料的强度,用途广泛得超乎你的想象:从我们脚下的鞋底、汽车的轮胎,到工厂里的传送带、医疗器械,甚至航空航天领域,都能看到它的身影。

但这位“千面女郎”有时也会闹些“小脾气”,常见的就是“硬度过高”,让她失去了原本应有的柔软和弹性,手感也变得粗糙,像一块石头,而不是我们期待的橡胶。这时候,我们就需要一位“魔法师”——低硬度聚氨酯弹性体扩链剂,来帮助她重焕青春。

那么,问题来了,这位“魔法师”到底是什么?我们又该如何选择和使用她,才能成功驯服这位“千面女郎”呢? 别着急,请听我娓娓道来。

一、 什么是扩链剂?它在聚氨酯中扮演什么角色?

首先,我们来认识一下“扩链剂”。你可以把聚氨酯弹性体想象成一串珠子,而扩链剂就是连接这些珠子的“线”。更准确地说,扩链剂是一种含有两个或多个活性氢的低分子量化合物,它们与预聚体中的异氰酸酯基团发生反应,从而延长分子链,增加分子量,并形成聚氨酯弹性体的硬段结构。

硬段的含量和结构直接影响着聚氨酯弹性体的硬度、强度、耐磨性等性能。因此,选择合适的扩链剂就显得至关重要。

二、 为什么需要低硬度扩链剂?

传统的扩链剂,例如1,4-丁二醇(BDO),生成的硬段通常比较规整、结晶性高,容易导致聚氨酯弹性体的硬度偏高。 而在某些应用场景下,例如需要高回弹性、低滞后损失、柔软触感的产品,高硬度就成了“绊脚石”。 这时候,我们就需要低硬度扩链剂,来“稀释”硬段的含量,降低结晶度,从而获得更柔软、更有弹性的聚氨酯弹性体。

三、 低硬度扩链剂的种类和特点:

低硬度扩链剂就像一个“大家族”,成员众多,各有所长。 常见的有以下几类:

  • 脂肪族二元醇: 例如1,6-己二醇(HDO),1,4-环己烷二甲醇(CHDM)等。这类扩链剂引入的硬段结晶性较低,能有效降低聚氨酯弹性体的硬度,提高柔韧性。
  • 聚醚二元醇: 例如聚四氢呋喃二醇(PTMG),聚己内酯二醇(PCL)。这类扩链剂本身就是柔软的聚醚链段,能显著提高聚氨酯弹性体的回弹性、耐低温性和耐水解性。
  • 含长链烷基的二元醇: 这类扩链剂在硬段中引入长链烷基,破坏硬段的规整性,降低结晶度,从而降低硬度,提高柔软性。

为了更清晰地了解不同种类低硬度扩链剂的特点,我为大家准备了一个表格:

扩链剂种类 代表性产品 特点 适用范围
脂肪族二元醇 1,6-己二醇(HDO) 结晶性较低,降低硬度,提高柔韧性,但耐热性可能略有下降 软质涂料、胶粘剂、弹性体
环己烷二甲醇 1,4-环己烷二甲醇(CHDM) 刚性环结构,提高耐热性、耐水解性,同时保持一定的柔韧性 高性能弹性体、涂料、胶粘剂
聚醚二元醇 聚四氢呋喃二醇(PTMG) 回弹性好,耐低温性优异,耐水解性好,但强度可能略有下降 高回弹鞋材、耐低温制品、水性聚氨酯
聚己内酯二醇 Capa系列 耐水解性优异,耐油性好,但成本较高 高端弹性体、涂料、胶粘剂、生物医用材料
长链烷基二元醇 降低结晶度,提高柔软性,改善手感 柔软型弹性体、皮革涂饰剂

四、 如何选择合适的低硬度扩链剂?

如何选择和使用低硬度聚氨酯弹性体扩链剂,以解决制品硬度过高、弹性不足和手感差等问题。

扩链剂种类 代表性产品 特点 适用范围
脂肪族二元醇 1,6-己二醇(HDO) 结晶性较低,降低硬度,提高柔韧性,但耐热性可能略有下降 软质涂料、胶粘剂、弹性体
环己烷二甲醇 1,4-环己烷二甲醇(CHDM) 刚性环结构,提高耐热性、耐水解性,同时保持一定的柔韧性 高性能弹性体、涂料、胶粘剂
聚醚二元醇 聚四氢呋喃二醇(PTMG) 回弹性好,耐低温性优异,耐水解性好,但强度可能略有下降 高回弹鞋材、耐低温制品、水性聚氨酯
聚己内酯二醇 Capa系列 耐水解性优异,耐油性好,但成本较高 高端弹性体、涂料、胶粘剂、生物医用材料
长链烷基二元醇 降低结晶度,提高柔软性,改善手感 柔软型弹性体、皮革涂饰剂

四、 如何选择合适的低硬度扩链剂?

选择低硬度扩链剂就像挑选“伴侣”,要综合考虑“性格”(性能)、“脾气”(工艺性)和“外貌”(成本)。具体来说,需要考虑以下几个方面:

  1. 目标性能: 首先要明确你希望聚氨酯弹性体达到什么样的性能指标。比如,如果你想要高回弹性,那么聚醚二元醇可能是首??;如果你想要优异的耐水解性,那么聚己内酯二醇可能更适合。
  2. 工艺条件: 不同的扩链剂活性不同,与预聚体的反应速度也不同。需要根据你的生产工艺,选择反应速度适中的扩链剂。如果反应速度过快,容易发生凝胶;如果反应速度过慢,则会影响生产效率。
  3. 成本: 不同的扩链剂价格差异很大。需要在满足性能要求的前提下,尽量选择性价比更高的产品。
  4. 相容性: 扩链剂与预聚体的相容性也很重要。如果相容性不好,容易导致分层、析出等问题,影响产品的外观和性能。
  5. 安全性: 选择无毒、无刺激性气味的扩链剂,有利于改善工作环境,保障生产安全。

五、 低硬度扩链剂的使用方法:

选择好合适的扩链剂,接下来就是如何正确使用它。这就像学习烹饪,食材再好,也需要掌握正确的烹饪方法,才能做出美味佳肴。

  1. 配方设计: 首先要进行合理的配方设计。确定预聚体、扩链剂、催化剂、助剂等的比例。 扩链剂的用量是关键,用量过多,硬度可能仍然偏高;用量过少,则可能影响产品的强度和耐磨性。
  2. 混合: 将预聚体和扩链剂充分混合均匀?;旌系木刃灾苯佑跋觳返男阅???梢允褂没到涟?、静态混合器等方式进行混合。
  3. 浇注/成型: 将混合好的物料浇注到模具中,或者通过其他成型工艺制成产品。浇注过程中要注意控制温度,防止发生凝胶或气泡。
  4. 固化: 将成型后的产品进行固化。固化温度和时间需要根据具体的配方和工艺进行调整。
  5. 后处理: 部分产品可能需要进行后处理,例如脱模、修边、表面处理等。

六、 案例分析:

为了让大家更直观地了解低硬度扩链剂的应用,我给大家分享一个案例:

某公司生产的聚氨酯鞋底,原来使用传统的BDO作为扩链剂,硬度偏高,穿着舒适性差。后来,他们尝试使用PTMG作为部分扩链剂,结果发现鞋底的硬度显著降低,回弹性大大提高,穿着舒适性也得到了明显改善,受到了消费者的欢迎。

七、 常见问题及解决方法:

在使用低硬度扩链剂的过程中,有时也会遇到一些问题,例如:

  • 硬度仍然偏高: 可能是扩链剂用量不足,或者预聚体中异氰酸酯含量偏高??梢允实痹黾永┝醇恋挠昧浚蛘哐≡褚烨杷狨ズ拷系偷脑ぞ厶?。
  • 强度下降: 可能是扩链剂用量过多,导致硬段含量过低??梢允实苯档屠┝醇恋挠昧?,或者选择分子量较高的预聚体。
  • 气泡: 可能是混合不均匀,或者物料中含有水分??梢约忧炕旌希蛘叨晕锪辖型阉?。
  • 凝胶: 可能是反应速度过快,或者温度过高??梢越档头从ξ露?,或者使用缓凝剂。

八、 总结与展望:

低硬度聚氨酯弹性体扩链剂就像一位“魔术师”,能够赋予聚氨酯弹性体更柔软、更有弹性的生命力。通过合理选择和使用低硬度扩链剂,我们可以轻松解决制品硬度过高、弹性不足和手感差等问题,开发出更多高性能、高附加值的聚氨酯产品。

随着科技的不断发展,相信未来还会涌现出更多新型的低硬度扩链剂,为聚氨酯弹性体的应用开辟更广阔的天地。

好了,今天的讲座就到这里。希望我的分享能对大家有所帮助。谢谢大家! 如果大家有什么问题,欢迎随时提问,我们一起探讨!

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联系人: 吴经理

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联系电话: 021-51691811

公司地址: 上海市宝山区淞兴西路258号

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聚氨酯防水涂料催化剂目录

  • NT CAT 680 凝胶型催化剂,是一种环保型金属复合催化剂,不含RoHS所限制的多溴联、多溴二醚、铅、汞、镉等、辛基锡、丁基锡、基锡等九类有机锡化合物,适用于聚氨酯皮革、涂料、胶黏剂以及硅橡胶等。

  • NT CAT C-14 广泛应用于聚氨酯泡沫、弹性体、胶黏剂、密封胶和室温固化有机硅体系;

  • NT CAT C-15 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系,中等催化活性,比A-14活性低;

  • NT CAT C-16 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系,具有延迟作用和一定的耐水解性,组合料储存时间长;

  • NT CAT C-128 适用于聚氨酯双组份快速固化胶黏剂体系,在该系列催化剂中催化活性强,特别适合用于脂肪族异氰酸酯体系;

  • NT CAT C-129 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系,具有很强的延迟效果,与水的稳定性较强;

  • NT CAT C-138 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系,中等催化活性,良好的流动性和耐水解性;

  • NT CAT C-154 适用于脂肪族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系,具有延迟作用;

  • NT CAT C-159 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系,可用来替代A-14,添加量为A-14的50-60%;

  • NT CAT MB20 凝胶型催化剂,可用于替代软质块状泡沫、高密度软质泡沫、喷涂泡沫、微孔泡沫以及硬质泡沫体系中的锡金属催化剂,活性比有机锡相对较低;

  • NT CAT T-12 二月桂酸二丁基锡,凝胶型催化剂,适用于聚醚型高密度结构泡沫,还用于聚氨酯涂料、弹性体、胶黏剂、室温固化硅橡胶等;

  • NT CAT T-125 有机锡类强凝胶催化剂,与其他的二丁基锡催化剂相比,T-125催化剂对氨基甲酸酯反应具有更高的催化活性和选择性,而且改善了水解稳定性,适用于硬质聚氨酯喷涂泡沫、模塑泡沫及CASE应用中。

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