(二)多異氰酸酯
多異氰酸酯含兩個或兩個以上高度不飽和的異氰酸酯基(-N=C=O),它幾乎能與任何一種含易被鈉取代的氫原子的化合物反應,也可以與某些含不易被鈉取代氫原子的化合物反應。例如它可與醇、水、羧酸、酚、胺、脲、氨基甲酸酯、酰胺等化合物反應。作為聚氨酯的工業原料,多采用二異氰酸酯,常用的有甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、萘二異氰酸酯(NDI)、聯苯醚二異氰酸酯(BODI)、六次甲基二異氰酸酯(HDI)、二次甲基苯撐二異氰酸酯(XDI)、甲基環己烷二異氰酸酯(HTDI)、二環己基甲烷二異氰酸酯(HMDl)等。不同異氰酸酯的聚合反應速度不同,并直接影響到聚氨酯的各種應用性能。例如用具有對稱結構的二異氰酸酯,如MDI合成的聚氨酯有較好的綜合性能,因為對稱結構的聚氨酯鏈容易規整排列,使聚合物鏈段易于形成結晶。
芳香族異氰酸酯對水有高度的反應能力,是異氰酸酯對原料中含有的水分敏感的原因,因此己逐漸被反應性較低的脂肪族和脂環族異氰酸酯所代替。代替的另一個重要原因是芳香族聚氨酯對紫外線照射或高熱環境敏感,長期暴露在戶外或在紡織品焙烘時會引起黃變及降解,即使添加紫外線吸收劑、抗氧化劑,在老化試驗中最多只能暴露500小時,而脂肪族聚氨酯在老化試驗中暴露1000小時也無變色現象[9]。耐紫外光的異氰酸酯有HDI、HTDI、HMDI、XDI等。
(三)擴鏈劑和擴鏈-交聯劑
多元醇與過量多異氰酸酯反應生成瑞異氰酸酯基的預聚物,然后再與低分子量的二元胺或二元醇類化合物反應擴鏈成高聚物。這些二元胺或二元醇類化合物稱為擴鏈劑。擴鏈-交聯劑則不但參與擴鏈反應,而且能產生交聯點,如三元醇、四元醇、烯丙基醚二醇類等。熱塑型聚氨酯僅使用擴鏈劑,而熱固型可使用擴鏈-交聯劑。水也可以作為擴鏈劑,但比用胺擴鏈的聚氨酯性能差。胺基,尤其是脂肪胺、脂環胺,擴鏈速度比水快,因此胺擴鏈也可在水的存在下進行。
(四)內乳化劑
水系聚氨酯采用外乳化劑或內乳化劑分散于水中。內乳化劑型的分散過程不需要強剪切力,有較細的顆粒和較好的分散穩定性,在去水后制品對水的敏感性較小。它是將部分聚合原料用含離子基團或其他水溶性鏈段的化合物代替,經反應后成為聚氨酯的一部分,以賦予高聚物親水性。常見的內乳化如有:磺酸鹽型(陰離子)如1,4-丁二醇碳酸鈉(2)、磺酸肼、磺酸丙內酯等;羧酸鹽型(陰離子)如新戊二醇羧酸鹽、N-丙酸乙二胺,馬來酸酐等;叔胺型(陽離子)如氯甲基苯二異氰酸酯與叔胺、N,N-二羥乙基烷基胺與烷化劑等,兩性型如N,N-二羥乙基甲胺與磺酸丙內酯等;水溶性非離子單體如聚乙二醇等。
(五)催化劑
在聚氨酯的合成及應用中,需要交聯時,叔胺和有機錫都是良好的催化劑。例如三甲基芐胺、二月桂酸二丁基錫等。有時為控制反應速度,使反應容易掌握,可不加催化劑甚至還加入阻聚劑,如己二酰氯等。
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