聚氨酯产品扩链剂简介

聚氨酯产品扩链剂简介

在聚氨酯发泡过程中，扩链剂运用的好坏有时直接影响泡沫性能，影响制品质量。

聚氨酯是由刚性链段和柔性链段组成的嵌段共聚物;刚性链段和柔性链段的构成，除与异氰酸酯和聚醇主剂有关，同时扩链剂的选择和使用对它们的形成也有着直接影响。

扩链剂是指能促使分子链延伸、扩展的化合物。在聚合物生成中，主要为双官能团的化学品。在聚氨酯材料的合成中，扩链剂具有以下功能:

(1)低分子二元或三元或四元化合物能使聚氨酯反应体系迅速地进行扩链和交联。

(2)它们具有能与反应体系进行化学反应的特性基团，分子量低，反应活泼，对异氰酸酯和聚醇体系构成较强的反应竞争几率，它们能极其有效地调节反应体系的反应速度;可以使用不同品种的交联剂及用量，调节反应物粘度增长等工艺参数，使之适应加工的要求。

(3)利用扩链剂参与反应并进入聚合物主链中，可以将扩链剂分子中的某些特性基团结构引入聚氨酯主链中，能影响聚氨酯的某些性能。

一、扩链剂的分类

按扩链剂的化学结构基本可分为醇类化合物和胺类化合物，其官能基均为2或小于4。随着聚氨酯工业的高速发展，扩链剂的新品种也在迅速增加，但实际大量使用的仍然是二醇或二胺类低分子化合物。具体分类如下:

多元醇类:乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷等

脂环醇类:1，4-环己二醇、氢化双酚A

芳醇类:二亚甲基苯基二醇、对苯二酚双-β-羟乙基醚、间苯二酚羟基醚

醇胺类:二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺

二胺类: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、缩水甘油烯丙基醚、过氧化二异丙苯、硫磺

二、多元醇类扩链剂

二元醇类扩链剂的品种较多，主要有1，4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇等。三元醇化合物有丙三醇、三羟甲基丙烷(TMP)等。

在聚氨酯泡沫体的合成中，使用最多的是1，4-丁二醇。聚氨酯基本是(A-B)x 类型的线型结构的嵌段共聚物，其软链段由聚醇大分子构成，硬链段是由二异氰酸酯与低分子二醇反应构成，而1，4-丁二醇具有适中的碳-碳链长度，能使软、硬链段产生微区向分离，使氨基甲酸酯硬链段的结晶性更好，即使得MDI-1，4丁二醇硬链能较好地定向;结晶和定向排列使聚合物分子间更容易形成氢链，意味着能产生较好的有序结晶，结晶的阻旋作用和聚合物链段迁移，最终表现出聚合物具有优异的韧性和硬度。

以脂肪醇类为主的扩链剂，在泡沫类产品中，主要用于高回弹软泡、半硬泡、RIM硬泡以及微孔弹性体等制品的生产中，它们不仅参与反应，具有扩链和交联作用，调节泡沫体结构和开孔率，提高产品的回弹性、刚性和力学性能，同时它还能降低原料组分粘度，改善原料各组分的相溶性。

脂肪醇类扩链剂在聚氨酯弹性体、涂料等产品中，尤其是MDI基PUR产品中，是应用极广的扩链剂。在新开发的醇类扩链剂中，值得提出简称为HQEE和HER的两种带有芳环的二醇扩链剂。

在脂肪醇类扩链剂中，除二官能基化合物以外，还经常使用三官能或四官能基化合物。常用有三羟甲基丙烷和季戊四醇等。它们在与异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯基团使分子链增长的同时，还会在生成的分子链中引出支链的反应点，使聚合物

分子产生一定程度交联，形成网状结构。生产中常将它们与普通二元醇或二元胺配合使用，获得聚氨酯产品某些性能的改善和提高;

三、二元胺类扩链剂

低分子量二胺类化合物与二异氰酸酯反应十分激烈，成胶速度迅速，生产不易控制，但它与异氰酸酯反应生成内聚能高的脲基，能赋予聚氨酯聚合物很好的物理机械性能;普遍采用受阻胺类化合物，其中最著名的是3，3'-二氯-4，4-二氨基二苯基甲烷;

在MOCA分子中，由于在氨基的邻位存在氯原子的吸电子作用和位阻功能，从而使氨基的反应活性适当降低，能够很好地适应聚氨酯凝胶工艺。同时，它又能赋予材料优异的机械性能，因此MOCA一直是聚氨酯产品生产中极其重要的扩链剂;

MOCA为白色至浅黄色针状结晶体，有吸湿能力，易溶于丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺溶剂，溶于乙醇、苯、甲苯;

但该类二胺扩链剂在1973年，美国有人对它提出致癌嫌疑，虽经过几十年的系统毒性研究得出了否定的结论，但许多国家对MOCA的使用仍持谨慎态度。

1969年Bayer公司开发出取代MOCA的无毒型二胺扩链剂，学名为3，5-二氨-4-氯苯甲酸异丁醇酯，商品名称为Baytec-1604。该扩链剂熔点和反应活性稍低，易于加工操作，并能赋予聚氨酯橡胶优异的物理机械性能。但该扩链剂的不足之处是它熔融后呈褐色，仅适用于制备深色的高性能PUR制品。

四、醇胺类扩链剂

目前使用较多的醇胺类扩链剂主要有乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺和N，N-双(2-羟丙基)苯胺等。它们不仅可以作为普通聚醚合成中的起始剂，同时也能作聚氨酯材料的扩链剂而用于高回弹软泡、半硬泡和硬泡配方中，它们具有降低物料粘度，提高物料乳化能力，有利于物料充满复杂模腔。当使用苯胺、甲苯二胺等芳香胺为起始剂，使环氧乙烷或环氧丙烷进行聚合反应，控制聚合程度，制

备出分子量200-600的芳香胺醚齐聚物，它们可以作为扩链剂而被广泛用于半硬泡、RIM硬泡、弹性体等制品的生产中。

Invista公司生产的DytekA【化学名:2-甲基戊二胺】用于氨纶领域做为扩链剂，能对产品的弹性起到极大的改善。

1)用于生产聚酰胺塑料、胶片和纤维

2)用于生产聚酰胺粘合剂和印刷树脂

3)作为环氧树脂固化处理剂，如涂料、地板和铺面材料、复合材料和胶囊

4)聚氨酯用扩链剂;用于异腈酸酯;链的膨胀;多元醇

5)有机合成化学用品，如农药、药品等。

Invista DytekA 这个通过碳链上第五碳原子甲基支链化胺类化合，使得其衍生物具有独特性能，如低粘度、高弹性和良好相容性能。试用二元酸，Dytek?A生成高分子量多元胺的聚合物和共聚物，该类化合物，同用乙二胺类化合物所制备的聚合物和共聚物相比，其具有熔点低、结晶度小性能;其树脂类中许多产品是透明的。