聚氨酯白塔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、白塔環(huán)氧樹脂、羥基丙烯酸樹脂等,在這些產(chǎn)品中,白塔固化劑的加入,不僅可以提高產(chǎn)品的交聯(lián)度及內(nèi)聚能,還能增強最終產(chǎn)品的強度、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。
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。
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)品更好的強度、耐候性、力學性能等。
而隨著人們環(huán)保意識的增強,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基團被包裹住,使其能夠穩(wěn)定的在水中存留一段時間。
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,使聚氨酯固化劑能乳化于水中。
目前,非離子改性常用聚乙二醇單甲醚進行改性,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。
固化劑組分中的NCO基團活性較高,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基團進行封端處理。
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。