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聚氨酯固化劑通常是指雙組分聚氨酯產(chǎn)品中含異氰酸酯基（NCO）的組分，主要與含活潑氫的組分配合使用。含活潑氫的常見組分有聚醚多元醇、聚酯多元醇、環(huán)氧樹脂、羥基丙烯酸樹脂等，在這些產(chǎn)品中，固化劑的加入，不僅可以提高產(chǎn)品的交聯(lián)度及內(nèi)聚能，還能增強(qiáng)最終產(chǎn)品的強(qiáng)度、耐候性等。聚氨酯固化劑目前在膠黏劑、涂料、油墨等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
聚氨酯固化劑的分類
對于聚氨酯固化劑，可將其歸為溶劑型、水可分散型和封閉型三大類。
溶劑型固化劑
對于大多數(shù)傳統(tǒng)產(chǎn)品，溶劑型固化劑較為常用，這類固化劑可以賦予產(chǎn)品更好的強(qiáng)度、耐候性、力學(xué)性能等。
溶劑型固化劑常見物質(zhì)組成
一些常用多異氰酸酯的結(jié)構(gòu)式
水可分散型固化劑
隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，水性聚氨酯材料逐漸受到重視。在雙組分水性聚氨酯產(chǎn)品中，異氰酸酯組分起到至關(guān)重要的作用。目前較常見的做法是通過對異氰酸酯進(jìn)行親水改性來實現(xiàn)在水中的分散，改性的主要方法有非離子改性、陰離子改性及陰-非離子改性。
非離子改性
非離子改性主要是采用聚乙二醇單甲醚（MPEG）、聚乙二醇（PEG）等對多異氰酸酯進(jìn)行親水改性，改性后的聚氨酯固化劑不僅具有一定的親水性，并且剩余的NCO基團(tuán)被包裹住，使其能夠穩(wěn)定的在水中存留一段時間。
非離子改性常見物質(zhì)組成
陰離子改性
親水的多異氰酸酯也可以通過離子改性獲得。通常的離子改性主要有羧酸鹽改性、磺酸鹽改性等，羧酸鹽改性一般使用二羥甲基丙酸（DMPA），磺酸鹽改性一般使用乙二胺基乙磺酸鹽和氨基磺酸鹽等，他們在分子鏈上引入羧基或磺酸基團(tuán)，使聚氨酯固化劑能乳化于水中。
陰離子改性常見物質(zhì)組成
陰-非離子改性
目前，非離子改性常用聚乙二醇單甲醚進(jìn)行改性，但單甲醚的引入會帶來耐水性問題和結(jié)晶性傾向，離子改性雖能解決耐水性性問題，但其對溶液的pH要求較高。而陰-非離子混合改性可較好的克服上述問題。
陰-非離子改性常見物質(zhì)組成
封閉型聚氨酯固化劑
固化劑組分中的NCO基團(tuán)活性較高，常溫下即可與大氣中的水發(fā)生反應(yīng)使其變質(zhì)。為了方便儲存，減少原料損耗，可以利用封閉劑與NCO反應(yīng)，制得常溫下穩(wěn)定的封閉型固化劑。
封閉型固化劑通過加熱可以使其恢復(fù)原來異氰酸酯結(jié)構(gòu)并與含羥基的組分反應(yīng)。其配方設(shè)計思路一般是在上述常見溶劑型和水可分散型聚氨酯固化劑的基礎(chǔ)上引入封閉劑，從而對多余的NCO基團(tuán)進(jìn)行封端處理。不同封閉劑的解封溫度有所差別，我們也可以根據(jù)具體使用場景來選擇不同的封閉劑，常見封閉劑及其解封溫度見下表。
常用封閉劑及其解封溫度
封閉劑 | 解封溫度/℃ |
己內(nèi)酰胺 | 175-200 |
乙醇 | 180-185 |
甲乙酮肟 | 140-150 |
苯酚 | 140-145 |
3,5-二甲基吡唑 | 130-150 |
丙酮肟 | 130-140 |
乙酰乙酸乙酯 | 125-150 |
丙二酸二乙酯 | 130-140 |
咪唑類 | 130-140 |
亞硫酸氫鈉 | 50-70 |
聚氨酯固化劑的應(yīng)用
隨著聚氨酯的快速發(fā)展，其固化劑也隨其產(chǎn)生并快速發(fā)展。
聚氨酯固化劑應(yīng)用于膠粘劑、印花膠漿和油墨等領(lǐng)域，可提高粘結(jié)性能，提高耐水洗牢度；其作為外加交聯(lián)劑應(yīng)用于木器漆、涂料、皮革涂飾劑等方面，可保持高光澤、提高硬度、提高耐水、耐溶劑等性能。
在一些烤漆體系，如卷鋼用漆，大多時候選用封閉型聚氨酯固化劑，通過加熱解封后發(fā)生固化，成膜后涂層具有更好的韌性、耐候和抗劃傷等性能。
在一些高品質(zhì)家具行業(yè)，如：啞光型木器漆，通過外添消光劑的清漆涂層透明度不高，且耐介質(zhì)性較差。而通過固化劑從分子結(jié)構(gòu)上可達(dá)到消光效果，同樣一種漆，搭配不同結(jié)構(gòu)的啞光固化劑，可以得到我們需要的光澤。
在一些食品軟包裝領(lǐng)域，大多是用一些溶劑型芳香族聚氨酯固化劑，如：TDI-TMP加成物。近年來，對于食品安全方面的考慮，科研人員正致力于研發(fā)低游離NCO的固化劑和可替代的脂肪族聚氨酯固化劑。
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