Запознайте се със света на полиуретановите овършители

Полиуретановият отвердител обикновено се отнася до компонента, съдържащ изоцианатни групи (NCO) в двукомпонентните полиуретанови продукти и се използва основно в комбинация с компоненти, съдържащи активен водород. Чести компоненти с активен водород включват полиетерни полиолове, полиестерни полиолове, епоксидни смоли, хидроксилни акрилни смоли и др. В тези продукти добавката на отвердители не само повишава степента на напречно свързване и вътрешната плътност на продукта, но и подобрява якостта и устойчивостта към атмосферни влияния на крайния продукт. Полиуретановите отвердители намират широко приложение в области като адхезиви, покрития, мастила и др.

Класификация на полиуретановите отвердители

При полиуретановите отвердители те могат да бъдат разделени на три категории: разтворими в разтворител, водно диспергируеми и затворен тип.

Отвердител, разтворим в разтворител

За повечето традиционни продукти често се използват отвердители, разтворими в разтворител, които осигуряват по-добра якост, устойчивост към атмосферни влияния, механични свойства и др.

Общ състав на веществите във втвърдяващи вещества на база разтвори

Структурни формули на някои често използвани полиизоцианати

Водоразтворимо втвърдяващо вещество

С нарастващото осъзнаване за опазване на околната среда сред хората, водните полиуретанови материали постепенно привличат внимание. В двукомпонентните водни полиуретанови продукти, изоцианатните съставки играват съществена роля. Обичайният подход в момента е да се постигне дисперсия във вода чрез хидрофилна модификация на изоцианатите. Основните методи за модификация включват неутринна модификация, анионна модификация и анионна неутринна модификация.

Неутринна модификация

Неутринната модификация главно включва хидрофилна модификация на полиизоцианати, използвайки моноетилов етер на полиетилен гликол (MPEG), полиетилен гликол (PEG), и др. Модифицираното полиуретаново втвърдяващо вещество не само притежава определена степен на хидрофилност, но и остатъчните NCO групи са инкапсулирани, което му позволява да остане устойчиво във вода за определен период от време.

Обичаен състав на неионни модифицирани вещества

Анионна модификация

Хидрофилните полиизоцианати могат да бъдат получени и чрез йонна модификация. Обикновените методи за йонна модификация включват карбоксилатна модификация, сулфонатна модификация и др. Карбоксилатната модификация обикновено използва киселина диметилолпропанова (DMPA), докато сулфонатната модификация обикновено използва етилендиамин етан-сулфонат и аминосулфонати и др. Те въвеждат карбоксилни или сулфонови киселинни групи в молекулната верига, като по този начин позволяват на полиуретановите отверждаващи агенти да емулгираят във вода.

Обичаен състав на анионни модифицирани вещества

Полиизоцианати: HDI тример, HDI биурет, TDI-TMP аддукти

Хидрофилни мономери: монометилов етер на полиетиленгликол, 3-(циклохексиламино)-1-пропионова киселина, монометилов етер на полиетиленгликол, ди(хидроксиметил)пропанова киселина

Солеобразуващи агенти: N,N-диметилциклохексиламин, триетиламин

Отрицателна неутрална модификация

В момента неутралната модификация обикновено се извършва с помощта на моноетилов етер на полиетиленгликол, но въвеждането на моноетилов етер може да причини проблеми с водонепропускливостта и склонност към кристализация. Въпреки че йонната модификация може да реши проблемите с водонепропускливостта, тя изисква високо pH на разтвора. Комбинираната модификация на аниони и неутрални вещества може ефективно да преодолее горепосочените проблеми.

Често срещан състав на анионна неутрална модификация

Полиизоцианати: HDI тример, HDI биурет, TDI-TMP аддукти

Хидрофилни мономери: 3-(циклохексиламин)-1-пропионова киселина, дихидроксиметилпропионова киселина

Солеобразуващи агенти: N,N-диметилциклохексиламин, триетиламин

Затворен отвердител за полиуретан

Групите NCO в компонентите на отвердителя имат висока активност и могат да реагират с водата в атмосферата при стайна температура, което води до влошаване. За да се улесни съхранението и намали загубата на суровини, може да се използва запечатващ агент, който реагира с NCO и образува стабилен затворен отвердител при стайна температура.

Затворените овлажнители могат да бъдат нагрявани, за да възстановят първоначалната им изоцианатна структура и да реагират със съдържащи хидроксилни групи компоненти. Идеята за формулиране обикновено е да се въведе овлажнител върху основата на обичайните разтворими в разтворител и вододиспергиращи полиуретанови овлажнители, посочени по-горе, с цел блокиране на излишните NCO групи. Температата на деоцукване на различните овлажнители варира и ние също можем да изберем различни овлажнители според конкретните условия на употреба. Често използваните овлажнители и техните температури на деоцукване са показани в таблицата по-долу.

Често използваните овлажнители и техните температури на деоцукване

Уплътнител	Температура на освобождаване/℃
Капролактам	175-200
ЕТИНОЛ	180-185
Метилетилкетоксим	140-150
Фенол	140-145
3,5-диметилпразол	130-150
Ацетонов оксим	130-140
Етил ацетоацетат	125-150
Диетил малонат	130-140
Имидазоли	130-140
Натриев бисулфит	50-70

Приложение на полиуретанов отвършител

С бързото развитие на полиуретана, неговият отвършител също е произведен и бързо се развива.

Полиуретановите отвършители се прилагат в областта на лепилата, печатните паста и мастилата, за да се подобри адхезията и издръжливостта при пране; като външен агент за напречна връзка, приложен в дървени покрития, бояджийски продукти, средства за довършване на кожа и др., може да запази висок блясък, подобри твърдостта, устойчивостта на вода, разтворители и други свойства.

В някои системи за термично отвършване на боя, например за боя за стоманени руло, най-често се използва затворен полиуретанов отвършител. След нагряване и отваряне той се затвърдява, а покритието след образуване на филма притежава по-добра еластичност, устойчивост към атмосферни влияния и устойчивост към драскотини.

В някои висококачествени мебелни индустрии, като матов лак за дърво, прозрачното лаково покритие с външен матиращ агент има ниска прозрачност и слаба устойчивост към среди. Чрез използването на харденири може да се постигне ефект на угасяване на молекулярно ниво. Същият тип боя, комбиниран с различни структури на матови харденири, може да постигне необходимия ни гляд.

В някои области на гъвкавата опаковка за храна се използват разтворими ароматни полиуретанови харденири, като адиктите TDI-TMP. През последните години изследователите се посвещават в разработването на харденири с ниско съдържание на свободни NCO и алтернативни алифатни полиуретанови харденири, поради съображения за безопасност на храните.