改善聚氨酯預聚體發黃研究

白衛兵 李曉艷 孟蕾 楊佩

摘? 要：在預聚體合成過程中，由于甲苯二異氰酸酯（TDI）固有結構特性，合成預聚體容易發黃。通過試驗對比，在TDI中添加助劑，并通過加入量改變來改善預聚體發黃的問題。

關鍵詞：甲苯二異氰酸酯;預聚體;黃變

1.引言

聚氨酯是由多異氰酸酯和聚醚或聚酯多元醇在一定條件下反應所形成的高分子聚合物。聚氨酯的預聚體，簡單地說是多異氰酸酯和多元醇控制一定比例反應而得的可反應性半成品。在預聚體合成過程中，由于甲苯二異氰酸酯（TDI）固有結構特性，合成預聚體容易發黃，影響產品用途。TDI的黃變和TDI酸值有直接關系，TDI酸值越高黃變越快越嚴重。究其原因主要在于TDI是芳香族的聚氨酯，反應生成的芳胺，轉化為醌式或偶氮式的生色基團。因此，TDI及其制品發黃是其固有的性質，無法消除，只能盡量延緩出現的時間。

2、實驗部分

2.1實驗用原材料

1）TDI-80，工業級;

2）低聚物多元醇：PPG，相對分子量1000、2000，工業級;

3）2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT），工業級;

4）亞磷酸三苯酯（TTP），工業級;

5）3，5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸十八酯（1076），工業級。

2.2試驗原理

異氰酸酯與羥基反應是合成聚氨酯彈性體最基本的化學反應，生成氨基甲酸酯。

2.3實驗步驟

通過T-80與聚醚多元醇為原料，進行預聚體合成實驗，預聚體理論NCO%含量為5.5。具體實驗過程為：向裝有攪拌槳和溫度計的三口燒瓶中加入配方量的多元醇，邊攪拌邊加熱升溫至110，然后抽真空脫水1.5小時，冷卻至50℃，向燒瓶中加入TDI開始攪拌反應，注意觀察反應液的溫升情況，加熱升溫至80℃保溫反應2小時。啟動真空泵，抽真空脫泡10～20min后出料即為預聚體。

3、試驗結果討論

1）T-80與PPG，未添加任何助劑，合成預聚體如圖1，可明顯看出合成的預聚體發黃。

2）T-80與PPG，添加2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT）20ppm，同樣工藝，合成預聚體都同未添加助劑對比，顏色稍微發黃（如圖2）。

3）T-80與PPG，BHT 40ppm，同樣工藝，合成預聚體都同添加助劑20ppm對比，合成預聚體顏色微黃（如圖3）。

4）T-80與PPG，BHT 60ppm，同樣工藝，合成預聚體不發黃（如圖4）。

4、結論

從以上結果可以看出，通過添加助劑2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT）的T-80，可以有效改善TDI-80合成預聚體發黃的問題。經多次試驗，聚醚質量對于合成預聚體有很大的影響，另外，通過試驗發現預聚物合成反應與體系中的酸堿性有關，酸堿性雜質主要起催化劑作用。酸性介質有利于擴鏈反應，生成氨基甲酸酯和脲;堿性介質促進支化交聯反應，生成脲級甲酸酯、縮二脲和異氰酸酯的自聚體，從而使預聚物的粘度升高甚至很快凝膠。因此，合成預聚體時，必須是反應在酸性條件下進行。但是，不是酸度越高就越有利，過高的酸值會影響到預聚體顏色發黃，并且合成彈性體影響到凝膠時間。