聚氨酯液体扩链剂在低硬度弹性体中的应用及其对产品柔韧性和抗撕裂性的调控

各位朋友，各位同仁，各位对软萌Q弹的聚氨酯弹性体充满好奇的“炼金术士”们，大家下午好！我是今天的主讲人，江湖人称“PU狂人”的老李，很高兴能在这里和大家一起聊聊聚氨酯低硬度弹性体中一个至关重要的角色——液体扩链剂。

今天的主题是“聚氨酯液体扩链剂在低硬度弹性体中的应用及其对产品柔韧性和抗撕裂性的调控”。我相信，在座的很多朋友都接触过聚氨酯，无论是你每天踩着的鞋底，还是你枕着入眠的记忆棉枕头，都可能潜藏着聚氨酯的身影。但是，聚氨酯的世界远比你想象的精彩和多变，就像一千个读者心中有一千个哈姆雷特一样，不同的配方、不同的工艺，就能造就出形态各异、性能迥异的聚氨酯产品。

而今天我们聚焦的低硬度聚氨酯弹性体，更是这个家族中温柔而富有韧性的一员。它们手感柔软，触感细腻，常常被用于制作各种舒适性产品，例如：玩具、鞋材、医用敷料、密封件等等。而决定它们“温柔”程度和“韧性”大小的关键因素之一，就是我们今天的主角——液体扩链剂。

一、 液体扩链剂：聚氨酯的“柔情剂”与“筋骨药”

我们可以把聚氨酯弹性体的合成想象成一场积木游戏。多异氰酸酯、多元醇就像是两种主要的积木块，它们相互连接，构成了聚氨酯的主体框架。而扩链剂，就像是连接这些积木块的特殊“胶水”，它不仅能把这些积木块牢固地粘合在一起，还能影响整个积木结构的“柔韧性”和“抗撕裂强度”。

液体扩链剂，顾名思义，就是液态的扩链剂。相比于固态扩链剂，它更容易分散在反应体系中，反应活性也更高，更容易实现反应的均匀性。在低硬度聚氨酯弹性体的制备过程中，选择合适的液体扩链剂，就像是为一位身材娇弱的舞者选择了合适的舞鞋，让她既能轻盈起舞，又能避免崴脚受伤。

二、 常见的液体扩链剂：百花齐放，各显神通

市面上的液体扩链剂种类繁多，就像武林中的各门各派，各有各的绝招。常见的有：

• 二醇类扩链剂： 比如乙二醇(EG)、二乙二醇(DEG)、1,4-丁二醇(BDO)等。这些都是比较传统的扩链剂，它们就像经验丰富的老师傅，虽然招式朴实，但稳定可靠。
• 二胺类扩链剂： 比如乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DETA)、间苯二胺(MPDA)等。二胺类扩链剂活性更高，反应速度更快，它们就像精力充沛的年轻人，反应迅速，但需要小心控制，避免“暴走”。
• 多元醇类扩链剂： 比如甘油、三羟甲基丙烷(TMP)等。这些多元醇类扩链剂可以引入支化结构，就像给弹性体结构增加了“枝繁叶茂”的特性，可以改善某些特殊性能。

为了方便大家理解，我们用一个表格来简单概括一下：

液体扩链剂种类	代表性产品	特点	应用方向	优势	劣势
二醇类	乙二醇(EG)	反应速度较慢，耐水解性好	鞋材、密封件	价格低廉，工艺成熟	弹性较差，耐热性一般
	1,4-丁二醇(BDO)	反应活性适中，综合性能好	高回弹玩具、运动器材	机械强度高，耐磨性好	价格相对较高
二胺类	乙二胺(EDA)	反应速度极快，易于控制	快速成型工艺	效率高，生产周期短	对湿度敏感，易产生气泡
	间苯二胺(MPDA)	反应活性较高，耐热性好	高性能涂料、胶黏剂	耐高温，抗氧化	毒性较高，使用需谨慎
多元醇类	甘油	引入支化，改善流动性	特殊涂料、改性树脂	可生物降解，环保	强度较低，易吸潮
	三羟甲基丙烷(TMP)	增加交联密度，提高耐热性	高端聚氨酯弹性体	耐热性好，机械强度高	成本较高，不易分散

三、 扩链剂对柔韧性和抗撕裂性的调控：一场精妙的平衡术

柔韧性和抗撕裂性，就像一对相爱相杀的孪生姐妹，在聚氨酯弹性体中相互制约，又相互依存。增加柔韧性，可能会牺牲抗撕裂性；提高抗撕裂性，又可能会降低柔韧性。而扩链剂的作用，就是在这两者之间找到一个完美的平衡点。

• 柔韧性： 主要受到聚合物分子链段的活动能力影响。选择分子量较小的、链段活动性好的扩链剂，例如乙二醇(EG)，可以提高弹性体的柔韧性。同时，降低扩链剂的用量，减少硬段含量，也能让弹性体更加柔软。
• 抗撕裂性： 主要受到分子链之间的作用力和交联密度的影响。选择含有苯环结构的扩链剂，例如间苯二胺(MPDA)，可以增强分子链之间的作用力，提高抗撕裂强度。增加扩链剂的用量，提高交联密度，也能增强弹性体的抗撕裂能力。

但是，凡事都有度。过分追求柔韧性，会导致弹性体容易变形，丧失承载能力；过分追求抗撕裂性，又会导致弹性体过于僵硬，失去舒适性。因此，在实际应用中，需要根据产品的具体需求， carefully (小心翼翼地) 选择合适的扩链剂种类和用量，进行精准的调控。

四、 影响扩链剂选择和用量的其他因素：细节决定成败

除了柔韧性和抗撕裂性，还有很多其他因素会影响扩链剂的选择和用量。例如：

除了柔韧性和抗撕裂性，还有很多其他因素会影响扩链剂的选择和用量。例如：

• 聚醚多元醇的类型： 聚醚多元醇的分子量、官能度、结构都会影响扩链剂的反应活性和终产品的性能。
• 多异氰酸酯的类型： 多异氰酸酯的反应活性、芳香性、脂肪族也会影响扩链剂的选择。
• 催化剂的选择： 不同的催化剂对扩链剂和多异氰酸酯的反应速率影响不同。
• 工艺条件： 温度、湿度、搅拌速度等工艺条件都会影响扩链剂的反应。

就像烹饪一道美味佳肴，不仅要选择新鲜的食材，还要掌握精准的火候和调味，才能做出色香味俱全的菜品。聚氨酯弹性体的合成也是如此，只有综合考虑各种因素，才能得到性能优异的产品。

为了更直观地展示不同扩链剂对产品性能的影响，我们再来看一个表格 (仅供参考，具体数据会因配方和工艺而异):

扩链剂种类	典型用量 (相对于多元醇的摩尔比)	邵氏硬度 (Shore A)	拉伸强度 (MPa)	断裂伸长率 (%)	撕裂强度 (kN/m)	耐水解性
乙二醇(EG)	1.0	60	15	400	20	优
1,4-丁二醇(BDO)	1.0	70	25	350	30	良
间苯二胺(MPDA)	0.8	80	35	250	40	中

注意： 上述数据仅为参考值，实际应用中需要根据具体的配方和工艺进行调整。例如，增加乙二醇(EG)的用量，可以降低硬度，提高柔韧性，但也会降低拉伸强度和撕裂强度。

五、 案例分析：从理论到实践

让我们来看几个实际的案例，加深对扩链剂应用的理解：

• 玩具娃娃： 玩具娃娃需要柔软、安全、无毒。可以选择乙二醇(EG)作为扩链剂，并适当降低用量，以获得柔软的手感。同时，需要选择无毒无害的原材料，确保产品的安全性。
• 医用敷料： 医用敷料需要透气、舒适、有一定的吸水性。可以选择聚醚多元醇作为主要原料，并添加少量的多元醇类扩链剂，例如甘油，以改善流动性和透气性。
• 鞋材： 鞋材需要耐磨、耐穿、具有一定的弹性。可以选择1,4-丁二醇(BDO)作为扩链剂，并根据鞋子的用途，调整扩链剂的用量，以获得合适的硬度和弹性。

六、 总结与展望：聚氨酯的未来，由你我共同创造

今天我们一起探讨了聚氨酯液体扩链剂在低硬度弹性体中的应用，以及它对柔韧性和抗撕裂性的调控。希望通过今天的分享，能让大家对这个领域有更深入的了解。

聚氨酯材料作为一种高性能的材料，在各个领域都有着广泛的应用前景。随着科技的不断发展，相信未来会出现更多新型的扩链剂，以及更加先进的生产工艺，让我们一起努力，共同创造聚氨酯的美好未来！

后，我想用一句话来结束今天的演讲：聚氨酯的世界，就像一个充满无限可能的调色盘，而扩链剂，就是我们手中的画笔，只要我们用心调配，就能绘出精彩绝伦的画卷！

谢谢大家！

互动环节：

现在是互动环节，大家有什么问题可以提出来，我们一起探讨。例如：

• 除了以上提到的扩链剂，还有没有其他类型的液体扩链剂？
• 如何选择合适的催化剂来配合扩链剂的使用？
• 如何解决聚氨酯弹性体在生产过程中出现的气泡问题？
• 如何提高聚氨酯弹性体的耐老化性能？

期待大家的提问，让我们一起在聚氨酯的世界里畅游！

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聚氨酯防水涂料催化剂目录

• NT CAT 680 凝胶型催化剂，是一种环保型金属复合催化剂，不含RoHS所限制的多溴联、多溴二醚、铅、汞、镉等、辛基锡、丁基锡、基锡等九类有机锡化合物，适用于聚氨酯皮革、涂料、胶黏剂以及硅橡胶等。

• NT CAT C-14 广泛应用于聚氨酯泡沫、弹性体、胶黏剂、密封胶和室温固化有机硅体系；

• NT CAT C-15 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，比A-14活性低；

• NT CAT C-16 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用和一定的耐水解性，组合料储存时间长；

• NT CAT C-128 适用于聚氨酯双组份快速固化胶黏剂体系，在该系列催化剂中催化活性强，特别适合用于脂肪族异氰酸酯体系；

• NT CAT C-129 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有很强的延迟效果，与水的稳定性较强；

• NT CAT C-138 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，良好的流动性和耐水解性；

• NT CAT C-154 适用于脂肪族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用；

• NT CAT C-159 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，可用来替代A-14，添加量为A-14的50-60%；

• NT CAT MB20 凝胶型催化剂，可用于替代软质块状泡沫、高密度软质泡沫、喷涂泡沫、微孔泡沫以及硬质泡沫体系中的锡金属催化剂，活性比有机锡相对较低；

• NT CAT T-12 二月桂酸二丁基锡，凝胶型催化剂，适用于聚醚型高密度结构泡沫，还用于聚氨酯涂料、弹性体、胶黏剂、室温固化硅橡胶等；

• NT CAT T-125 有机锡类强凝胶催化剂，与其他的二丁基锡催化剂相比，T-125催化剂对氨基甲酸酯反应具有更高的催化活性和选择性，而且改善了水解稳定性，适用于硬质聚氨酯喷涂泡沫、模塑泡沫及CASE应用中。