树脂的UV抗性和老化性能测试

涂层的老化指在光、热、氧化、水汽、气候变化等长期或反复作用下所引起涂层性能的变化，表现为发硬、脆裂、发黏、变色等。

涂层出现老化的本质原因是外部环境导致高分子材料裂解、降解、不饱和双键的氧化、残余官能团的化合、增塑剂的迁移等。如丁二烯树脂因分子中含有双键易被氧化，有时双键还会和颜料中的金属离子发生配位作用也会加速涂层的老化；芳香族聚氨酯由于含有苯环和醚键，易吸收紫外线，会出现涂层黄变，故该类聚氨酯不适宜于生产浅色革。

PU树脂的抗UV性能决定于异氰酸酯种类、二元醇种类、助剂类别。

（1）异氰酸酯的种类

脂肪族异氰酸酯优于芳香族异氰酸酯，并表现如下规律：IPDI、HDI＞XDI＞MDI＞TDI。

MDI、TDI、NDI等常用作芳香族聚氨酯树脂的原料，其反应过程中，分子中的氨酯键容易被紫外光破坏分解，生成胺，芳胺在氧化下苯核结构重排，生成醌式结构等发色基团，致使树脂发生黄变反应。其反应式如图3-29所示。

以MDI为原料的涂层氧化后生成双醌酰亚胺，泛黄性比以TDI为原料的涂层氧化后生成单醌式泛黄性更严重。脂肪族氨酯键比芳香族氨酯键稳定，其氨酯键在紫外光作用下，也可分解成脂肪胺，但这种胺不直接与苯环相联，难以形成与苯环的共轭效应氧化重排为醌式或偶氮结构的发色基团。由于接于脂肪链上或脂环链以及芳香族链上如XDI等，均被亚甲基隔断，故脂肪胺难氧化，因此也就没有黄变反应发生。

图3-29 MDI、TDI型聚氨酯黄变反应式

同样用芳香族TDI为原料，制成氨酯化合物即加成物，它的变色性比三聚体要强烈。因为从下面的反应式中可以看出，在叔氮（a）处没有氢原子，三聚异氰酸酯环较稳定，不会断键分解；即使在（b）处裂解断链形成芳胺，仅由于异氰脲环的吸电子效应及空间位阻等影响，很难由于苯环共轭效应重排形成助色基团醌式结构。

芳香族聚氨酯树脂的严重泛黄性，影响了其实际应用。解决途径如下：(www.xing528.com)

①在制备聚氨酯树脂的过程中，采用氮气保护，阻止空气中的氧气进入反应体系，防止黄变反应的发生。

②添加适量的紫外光吸收剂和抗氧剂，以阻止和削弱紫外光的破坏作用，阻止空气的氧化作用，减少黄变反应。

③将芳香族的多异氰酸酯单体进行氢化处理，使TDI变为氢化TDI，MDI变为H₁₂MDI，制备多异氰酸酯预聚物，防止黄变反应发生。

④采用脂肪族二异氰酸酯（如IPDI、HDI）代替芳香族二异氰酸酯（如MDI、TDI），制备多异氰酸酯预聚物，减少涂层的泛黄性。

（2）二元醇的种类

聚酯型二元醇优于聚醚型二元醇且有如下规律：聚酯型二元醇＞PTMG＞PPG＞PEG。由于聚醚二元醇中的醚键易吸收紫外光而发生黄变，故耐黄变性较差；同等条件下PEG中醚键含量最高，故耐黄变性最差。

（3）助剂类别

浆料配方往往需加入各种助剂以改善加工或成革性能。如增塑剂、交联剂、增稠剂、蜡剂、脱板剂、手感剂、填料、色粉（浆）等，这些助剂不应含有光敏基团，如—Ar、—C═N—、—C═C—、—NH₂、—O—、酚羟基等，否则会导致涂层色变或黄变。

因此，在浆料配方设计时，应充分考虑用户的需求、成革的品种，对于深色调的革类，可选用价格便宜的芳香族PU树脂，而对浅色革或白度要求较高的革类，宜选用脂肪族PU树脂，以满足使用要求。