溶解剂和增塑剂的选择及使用技巧

1. 溶剂

为了调节黏度、反应速率，便于工艺操作，在TPU 制备过程或使用时，经常要使用溶剂。选择溶剂时必须考虑以下几点。

（1）与异氰酸酯反应的物质含量很低。

（2）对异氰酸酯化学反应无影响及环境无危害。

（3）低沸点及挥发速率。

（4）稀释效果良好及低成本。

溶剂中都不同程度含有微量水分。除了水与异氰酸酯反应直接影响配方的准确性外，反应生成脲会降低端异氰酸酯组分的储存稳定性，生成的CO2易导致制品产生气泡。所以如何降低溶剂中水分就成了至关重要的问题。溶剂中的水含量究竟低到什么程度才合适，需要根据试验结果来确定，一般用“异氰酸酯当量”作为标准来衡量。它的定义是与1 mol 异氰酸酯基完全反应所需的溶剂质量（g）。这个数值当然也包括了溶剂中与NCO 基反应的其他一切物质。该值越大，溶剂中含水等活泼氢化合物含量越低。聚氨酯常用溶剂一般不含其他活泼氢化合物，所以“异氰酸酯当量”的大小主要反映溶剂中水分的多少。按聚氨酯涂料技术的要求，低于2 500 g 的溶剂不能用于聚氨酯涂料，生产中聚氨酯所需溶剂的一般要求在3 000 g 以上，尤其是在有机溶剂中聚合时对溶剂含水量要求更高。达到此数值的溶剂称为“氨酯级”溶剂。其试验方法是将定量的溶剂和过量的苯基异氰酸酯完全反应后，用二正丁胺法分析溶剂中剩余的苯基异氰酸酯质量，然后按式（2－35）计算。

式中，SIE 为被测溶剂的异氰酸酯当量，g／mol；W1为被测溶剂取样质量，g；W2为加入苯基异氰酸酯的质量，g；W3为剩余苯基异氰酸酯的质量，g；EPIE 为苯基异氰酸酯当量（其值为119）。

TPU 常用的溶剂有甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、二甲基甲酰胺等。表2－38 列出了部分溶剂的异氰酸酯当量及相当的水分含量供参考。(www.xing528.com)

表2-38　部分溶剂的异氰酸酯当量及相当的水分含量

2. 增塑剂

TPU 制品中增塑剂的主要作用为：降低物料黏度，便于混合；留在制品中，增加制品的柔韧性、增加伸长率、降低硬度、降低脆性；降低成本（增量）。适量的相容性良好的增塑剂可改善制品性能，而不合适地使用增塑剂可能损害聚合物材料的性能，所以在使用前需做好筛选和配方试验，增塑剂用量一般不超过体系总质量的2%。增塑剂品种很多，如从二酸原料来分，主要有邻苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯、间苯二甲酸酯、己二酸酯、癸二酸酯、戊二酸酯、丁二酸酯等；磷酸三酯也是一类具有阻燃元素的增塑剂（兼阻燃剂）；偏苯三酸酯是一类三元酸三酯增塑剂；还有二元醇酯类增塑剂，如新戊二醇双酯、二醇双苯甲酸酯。某些高沸点的增塑剂同时也可用作润滑剂，某些沸点相对较低的二酸酯增塑剂同时具有溶剂作用。大部分增塑剂常温下为无色或浅黄色低黏度透明油状液体，有轻微的特殊气味。

邻苯二甲酸酯（又称酞酸酯）是TPU 最常用的增塑剂，尤以邻苯二甲酸二辛酯（dioctyl phthalate，DOP）和邻苯二甲酸二丁酯（dibutyl phthalate，DBP）最常用。DOP 的全称，严格说来不是邻苯二甲酸二（正）辛酯，而是邻苯二甲酸二异辛酯，化学名称是邻苯二甲酸二（2－乙基己基）酯，是以邻苯二甲酸酐与异辛醇为原料合成的邻苯二甲酸二酯类增塑剂。表2－39 为部分邻苯二甲酸酯类增塑剂的典型物性。

表2-39　部分邻苯二甲酸酯类增塑剂的典型物性

续表

注：DMP 中文全称为邻苯二甲酸二甲酯、DEP 中文全称为邻苯二甲酸二乙酯、DIBP 中文全称为邻苯二甲酸二异丁酯、BBP 中文全称为邻苯二甲酸丁基苄酯。