高性能聚氨酯增硬剂配方
高性能聚氨酯增硬剂的配方设计是一项复杂而专业的任务，涉及到化学反应原理、原料选择、配方平衡等多个方面。下面是一篇关于高性能聚氨酯增硬剂配方的详细介绍，包括配方原理、关键成分的选择以及配方示例等内容。
高性能聚氨酯增硬剂配方
聚氨酯增硬剂是用于提高聚氨酯材料硬度、耐磨性和耐化学性的添加剂。高性能增硬剂通常用于需要高硬度、良好机械性能和优异耐久性的应用中。本文将详细介绍高性能聚氨酯增硬剂的配方设计原理及一个示例配方。
1. 配方设计原理
高性能聚氨酯增硬剂的设计基于以下原则：
- 反应活性匹配：增硬剂应与聚氨酯基料具有良好的反应活性，确保在加工过程中能够充分参与反应，形成稳定的网络结构。
- 相容性：增硬剂必须与聚氨酯基料具有良好的相容性，避免在使用过程中出现分离或析出现象。
- 耐候性：高性能增硬剂应具有良好的耐候性，能够在各种环境条件下保持性能稳定。
- 环保要求：现代配方倾向于使用低VOC（挥发性有机化合物）和环保型原料。
2. 关键成分选择
高性能聚氨酯增硬剂的主要成分包括：
- 异氰酸酯：作为聚氨酯的基本组成部分，高性能增硬剂通常使用多官能团异氰酸酯，如MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）、TDI（甲苯二异氰酸酯）等。
- 多元醇：选择具有高反应活性的多元醇，如聚醚多元醇、聚酯多元醇等，以提高交联密度。
- 催化剂：催化剂有助于加速聚氨酯的形成反应，常用的催化剂包括有机锡、胺类催化剂等。
- 助剂：包括增塑剂、填料、抗氧化剂、稳定剂等，用于改善终产品的性能。
3. 配方示例
以下是一个高性能聚氨酯增硬剂的基础配方示例：
- 异氰酸酯：MDI（4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯），100份
- 多元醇：聚醚多元醇（羟值约为56 mg KOH/g），50份
- 催化剂：二甲基环己胺（DMCHA），0.5份
- 增塑剂：邻苯二甲酸二辛酯（DOP），10份
- 填料：纳米级二氧化硅，5份
- 抗氧化剂：抗氧剂1010，0.5份
- 稳定剂：紫外线吸收剂UV-P，1份
4. 配方计算与调整
高性能聚氨酯增硬剂的配方计算需考虑黑白料的比例，即异氰酸酯与多元醇的比例。异氰酸指数（NCO/OH指数）通常设定在105%左右，以保证反应完全且有一定的过量NCO基团，从而提高交联密度和硬度。
根据之前的资料，可以采用以下公式进行计算：
- S1 = 多元醇配方数 × 羟值 / 56.1 × 100
- S2 = 水的配方量 – 9
- S3 = 小分子物质的配方量 × 官能度 / 分子量
- S = S1 + S2 + S3
- 所需异氰酸酯量 = (S × 42) / 0.30 × 1.05
5. 应用案例
- 高性能涂层：在需要高硬度和耐磨性的涂层应用中，高性能聚氨酯增硬剂可显著提高涂层的表面硬度和耐刮擦性能。
- 运动场地：用于跑道、篮球场等运动场地的聚氨酯材料，通过添加高性能增硬剂，可以提高材料的弹性和耐久性。
- 工业地坪：在工厂车间等地坪应用中，高性能增硬剂可增强地坪材料的硬度和耐化学腐蚀性。
6. 总结
高性能聚氨酯增硬剂的配方设计是一个精细的过程，需要根据具体的应用需求来定制。上述配方仅为一种示例，实际应用中还需根据实际情况进行调整。在设计配方时，除了关注成分的选择外，还需要考虑加工条件、成本效益等因素。
请注意，上述配方仅作为一个示例，实际应用时应当根据具体需求和实验结果进行调整。此外，操作化学物质时请遵循安全规程，并佩戴适当的个人防护装备。如果需要更详细的指导，建议咨询专业的化学工程师或相关技术顾问。
扩展阅读：
T120 1185-81-5 di(dodecylthio) dibutyltin – Amine Catalysts (newtopchem.com)
DABCO 1027/foaming retarder – Amine Catalysts (newtopchem.com)
DBU – Amine Catalysts (newtopchem.com)
bismuth neodecanoate – morpholine
amine catalyst Dabco 8154 – BDMAEE
2-ethylhexanoic-acid-potassium-CAS-3164-85-0-Dabco-K-15.pdf (bdmaee.net)