探索聚氨酯常用助劑在合成革、鞋材和紡織涂層中的廣泛應(yīng)用
聚氨酯常用助劑在合成革、鞋材與紡織涂層中的廣泛應(yīng)用
說起聚氨酯（polyurethane，簡(jiǎn)稱pu），大家可能并不陌生。它是一種高分子材料，廣泛應(yīng)用于我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫瑥纳嘲l(fā)墊子到汽車座椅，從運(yùn)動(dòng)鞋底到雨衣面料，幾乎無處不在。而在這背后，有一群“幕后英雄”——聚氨酯的常用助劑，它們雖不顯山露水，卻對(duì)終產(chǎn)品的性能起到了決定性作用。
今天，我們就來聊聊這些“隱形推手”，看看它們是如何在合成革、鞋材和紡織涂層中大展身手的。
一、什么是聚氨酯助劑？
聚氨酯助劑是指在聚氨酯加工過程中添加的一類輔助化學(xué)品，用于改善材料的加工性能、物理性能、耐久性以及外觀等。常見的聚氨酯助劑包括：
- 增塑劑
- 穩(wěn)定劑（抗氧劑、紫外線吸收劑）
- 表面活性劑
- 催化劑
- 阻燃劑
- 填料
- 潤(rùn)滑劑
它們就像是廚師手中的調(diào)味料，雖然用量不多，但少了哪一味，菜的味道就變了。
二、聚氨酯助劑在合成革中的應(yīng)用
合成革是仿皮革的一種人造材料，因其成本低、環(huán)保性強(qiáng)、可塑性高等優(yōu)點(diǎn)，在服裝、家具、汽車內(nèi)飾等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。而在其制造過程中，聚氨酯助劑的作用不可忽視。
1. 助劑種類及功能
| 助劑類型 | 主要功能 | 典型產(chǎn)品示例 |
|---|---|---|
| 增塑劑 | 提高柔軟性和彈性 | 鄰苯二甲酸酯類（dop）、dotp |
| 抗氧劑 | 防止氧化降解 | irganox 1010、irganox 1076 |
| 紫外線吸收劑 | 防止光照老化 | tinuvin 328、tinuvin 234 |
| 表面活性劑 | 改善涂層附著力 | byk-348、tego wet系列 |
| 填料 | 調(diào)節(jié)手感、降低成本 | 碳酸鈣、滑石粉 |
2. 應(yīng)用實(shí)例：汽車座椅革
以汽車座椅革為例，這類產(chǎn)品要求不僅柔軟舒適，還要具備良好的耐磨性和耐候性。此時(shí)，增塑劑可以賦予材料足夠的柔韌性，抗氧劑和紫外線吸收劑則能有效延長(zhǎng)使用壽命，避免因日曬或高溫導(dǎo)致的變硬、開裂。
比如某知名品牌采用的配方中，加入了約5%的dotp作為增塑劑，并配合使用irganox 1076和tinuvin 328，使成品革在85℃高溫下存放1000小時(shí)后仍保持良好性能。
三、聚氨酯助劑在鞋材中的應(yīng)用
鞋子，是我們每天穿得多的物品之一。一雙好鞋，不僅要好看，更要舒服、耐用。而聚氨酯在鞋材中的應(yīng)用，正是為了滿足這些需求。
1. 助劑種類及功能
| 助劑類型 | 主要功能 | 典型產(chǎn)品示例 |
|---|---|---|
| 催化劑 | 加快反應(yīng)速度 | t-9、t-12、a-1 |
| 發(fā)泡劑 | 控制發(fā)泡過程 | 水、碳氟化合物（如hcfc-141b） |
| 阻燃劑 | 提高阻燃性能 | 十溴二苯醚、氫氧化鋁 |
| 潤(rùn)滑劑 | 改善脫模性和表面光潔度 | 硬脂酸鋅、硅油 |
| 抗菌劑 | 防止霉變、異味 | ag+離子抗菌劑、有機(jī)錫類 |
2. 應(yīng)用實(shí)例：運(yùn)動(dòng)鞋中底
以運(yùn)動(dòng)鞋中底為例，通常采用微孔聚氨酯泡沫材料。這類材料需要輕質(zhì)、高彈且有一定的緩沖性能。為此，常使用水作為化學(xué)發(fā)泡劑，配合催化劑t-9和t-12，控制發(fā)泡速率和泡孔結(jié)構(gòu)。
1. 助劑種類及功能
| 助劑類型 | 主要功能 | 典型產(chǎn)品示例 |
|---|---|---|
| 催化劑 | 加快反應(yīng)速度 | t-9、t-12、a-1 |
| 發(fā)泡劑 | 控制發(fā)泡過程 | 水、碳氟化合物（如hcfc-141b） |
| 阻燃劑 | 提高阻燃性能 | 十溴二苯醚、氫氧化鋁 |
| 潤(rùn)滑劑 | 改善脫模性和表面光潔度 | 硬脂酸鋅、硅油 |
| 抗菌劑 | 防止霉變、異味 | ag+離子抗菌劑、有機(jī)錫類 |
2. 應(yīng)用實(shí)例：運(yùn)動(dòng)鞋中底
以運(yùn)動(dòng)鞋中底為例，通常采用微孔聚氨酯泡沫材料。這類材料需要輕質(zhì)、高彈且有一定的緩沖性能。為此，常使用水作為化學(xué)發(fā)泡劑，配合催化劑t-9和t-12，控制發(fā)泡速率和泡孔結(jié)構(gòu)。
例如，某國(guó)際品牌在其旗艦跑鞋中使用的聚氨酯中底配方中，加入了0.5%的t-9催化劑和2%的水發(fā)泡劑，同時(shí)添加了ag+抗菌劑，使得鞋底不僅彈性出色，還具備抑菌防臭功能，深受消費(fèi)者喜愛。
四、聚氨酯助劑在紡織涂層中的應(yīng)用
紡織品的涂層處理，是為了提升其功能性，比如防水、透氣、防污、抗菌等。聚氨酯作為一種優(yōu)異的成膜材料，被廣泛用于各類織物涂層中。
1. 助劑種類及功能
| 助劑類型 | 主要功能 | 典型產(chǎn)品示例 |
|---|---|---|
| 成膜助劑 | 降低成膜溫度，提高涂膜連續(xù)性 | texanol、coalesol |
| 流平劑 | 改善涂布均勻性 | byk-341、tego flow系列 |
| 防水劑 | 賦予織物防水性能 | c6/c8氟碳類防水劑 |
| 抗靜電劑 | 減少靜電積聚 | 陽離子型季銨鹽類 |
| 柔軟劑 | 提高織物手感 | 有機(jī)硅柔軟劑、陽離子柔軟劑 |
2. 應(yīng)用實(shí)例：沖鋒衣面料
沖鋒衣之所以能在風(fēng)雨中保護(hù)我們，離不開聚氨酯涂層的幫助。以一款高端戶外沖鋒衣為例，其面料采用了聚氨酯乳液為基礎(chǔ)，加入c6氟碳類防水劑和texanol成膜助劑。
這種組合既能保證面料在低溫下依然具有良好的成膜性，又能實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的防水性能（靜水壓>10000mmh?o）。同時(shí)，添加適量的有機(jī)硅柔軟劑，使得衣服穿著舒適、觸感細(xì)膩。
五、助劑選擇的關(guān)鍵因素
在實(shí)際應(yīng)用中，助劑的選擇并不是“越多越好”，而是講究一個(gè)“適配性”。以下是幾個(gè)關(guān)鍵考慮因素：
- 基材類型：不同的聚氨酯體系（如聚酯型、聚醚型）對(duì)助劑的兼容性不同。
- 工藝條件：如溫度、壓力、時(shí)間等都會(huì)影響助劑的效果。
- 環(huán)保要求：越來越多的產(chǎn)品需符合reach、rohs等國(guó)際環(huán)保法規(guī)。
- 成本控制：高性能不一定意味著高價(jià)格，合理搭配才是王道。
六、結(jié)語：小助劑，大能量
聚氨酯助劑，看似不起眼，卻是決定產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素之一。它們?nèi)缤豁憳穲F(tuán)中的指揮家，協(xié)調(diào)各方力量，讓整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)順暢。
隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和技術(shù)的進(jìn)步，未來的聚氨酯助劑將更加注重綠色、高效和多功能化的發(fā)展方向。我們期待著更多創(chuàng)新型助劑的出現(xiàn)，為人類生活帶來更多便利與美好。
參考文獻(xiàn)（國(guó)內(nèi)外著名研究）
以下是一些國(guó)內(nèi)外關(guān)于聚氨酯助劑應(yīng)用的重要參考文獻(xiàn)，供有興趣的讀者進(jìn)一步查閱：
國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：
- 張志斌，《聚氨酯材料及其助劑》，化學(xué)工業(yè)出版社，2018年。
- 李紅梅，《合成革用聚氨酯助劑的研究進(jìn)展》，《塑料工業(yè)》，2020年第48卷第6期。
- 王立新，《聚氨酯在紡織涂層中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景》，《印染助劑》，2019年第36卷第5期。
- 陳曉東，《環(huán)保型聚氨酯鞋底材料的研究進(jìn)展》，《中國(guó)塑料》，2021年第35卷第2期。
國(guó)外文獻(xiàn)：
- g. woods, the ici polyurethanes book, 2nd edition, john wiley & sons, 1990.
- d. randall and s. lee, the polyurethanes book, smithers rapra, 2002.
- a. nofar, m., et al., "recent developments in polyurethane materials for footwear applications", journal of applied polymer science, 2020.
- r. d. allen, "coatings for textiles: chemistry and applications", progress in organic coatings, vol. 135, 2019.
希望這篇文章能讓您對(duì)聚氨酯助劑有一個(gè)更全面、生動(dòng)的認(rèn)識(shí)。它們雖小，卻威力無窮，正如古人所云：“工欲善其事，必先利其器?！痹诰郯滨サ氖澜缋?，助劑就是那把不可或缺的好“器”。
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聚氨酯防水涂料催化劑目錄
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nt cat 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑，不含rohs所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。
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nt cat c-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；
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nt cat c-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比a-14活性低；
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nt cat c-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；
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nt cat c-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；
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nt cat c-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；
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nt cat c-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；
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nt cat c-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；
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nt cat c-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來替代a-14，添加量為a-14的50-60%；
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nt cat mb20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；
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nt cat t-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；
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nt cat t-125 有機(jī)錫類強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，t-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及case應(yīng)用中。