想要戰(zhàn)勝敵人，首先要了解敵人。聚氨酯的黃變，就像一個復(fù)雜的“宮斗劇”，里面摻雜著各種因素。但主要的“幕后黑手”有以下幾個：

1. 紫外線： 這絕對是頭號“殺手”！紫外線的能量就像一把鋒利的刀，它可以破壞聚氨酯分子結(jié)構(gòu)中的某些化學(xué)鍵，特別是芳香族聚氨酯，更容易受到攻擊。這些斷裂的化學(xué)鍵會產(chǎn)生醌類、羰基類等發(fā)色基團，它們就像染料一樣，讓聚氨酯變得黃了起來。

2. 熱： 高溫就像一把溫水煮青蛙的刀，緩慢而持續(xù)地促使聚氨酯發(fā)生氧化反應(yīng)，加速黃變。想象一下，你把一塊奶油放在陽光下暴曬，它不僅會融化，還會變黃，甚至散發(fā)出難聞的氣味，聚氨酯的黃變也是類似的道理。

3. 濕度： 水分子可不是什么溫柔的小可愛，它們會參與到聚氨酯的降解反應(yīng)中，促進水解，加速黃變進程。尤其是在高溫高濕的環(huán)境下，水分子就像催化劑，讓黃變反應(yīng)進行得更加猛烈。

4. 氧氣： 氧氣無處不在，它就像一個“小偷”，悄無聲息地偷走聚氨酯的電子，引發(fā)氧化反應(yīng)，導(dǎo)致黃變。

5. 催化劑殘留： 生產(chǎn)過程中使用的某些催化劑，如果沒有清洗干凈，殘留在聚氨酯中，也會成為黃變的“幫兇”。它們就像隱藏的炸彈，隨時可能引爆。

6. 聚合物本身的結(jié)構(gòu)： 脂肪族聚氨酯的耐黃變性能通常比芳香族聚氨酯好得多。

二、知己知彼：如何評估你的聚氨酯產(chǎn)品的抗黃變能力？

僅僅知道黃變的原因還不夠，我們還需要一套科學(xué)的方法來評估聚氨酯的抗黃變能力。這就好比醫(yī)生需要借助各種儀器來診斷病情一樣，我們也要借助各種測試方法來了解聚氨酯的“健康狀況”。

常用的評估方法有以下幾種：

1. 氙燈老化試驗： 這是模擬戶外陽光照射常用的方法。氙燈能夠模擬太陽光的整個光譜，包括紫外線、可見光和紅外線。將聚氨酯樣品放在氙燈老化箱中，按照設(shè)定的溫度、濕度和光照強度進行照射，定期取出樣品，測量其黃度指數(shù)（yi）。

   • 重要參數(shù)：
     • 光照強度（w/m2）：模擬太陽光的強度，通常在340nm或420nm處進行測量。
     • 黑板溫度（bpt）：樣品表面的溫度，通常控制在63℃或更高。
     • 濕度（rh）：老化箱內(nèi)的相對濕度，通常控制在50%或更高。
     • 照射時間（h）：根據(jù)需要設(shè)定，通常為100h、200h、500h、1000h等。
   • 評估指標(biāo)： 黃度指數(shù)（yi）的變化值，yi值越小，說明抗黃變性能越好。

2. 紫外線加速老化試驗： 這種方法使用特定波長的紫外線燈（如uva-340或uvb-313）進行照射，可以更快速地評估聚氨酯的抗紫外線性能。

   • 重要參數(shù)：
     • 紫外線波長（nm）：uva-340模擬太陽光中長波紫外線，uvb-313模擬太陽光中短波紫外線。
     • 照射強度（mw/cm2）：紫外線燈的照射強度。
     • 溫度（℃）：試驗箱內(nèi)的溫度。
     • 濕度（rh）：試驗箱內(nèi)的相對濕度。
     • 照射時間（h）：根據(jù)需要設(shè)定。
   • 評估指標(biāo)： 黃度指數(shù)（yi）的變化值。

3. 熱老化試驗： 將聚氨酯樣品放在恒溫烘箱中，在設(shè)定的溫度下進行烘烤，定期取出樣品，測量其黃度指數(shù)。

   • 重要參數(shù)：
     • 烘箱溫度（℃）：根據(jù)需要設(shè)定，通常為70℃、100℃、120℃等。
     • 烘烤時間（h）：根據(jù)需要設(shè)定。
   • 評估指標(biāo)： 黃度指數(shù)（yi）的變化值。

4. 黃度指數(shù)（yi）測量： 黃度指數(shù)是一種常用的顏色指標(biāo)，用于評價材料的泛黃程度。它可以定量地反映材料的顏色變化，數(shù)值越大，表示材料越黃。

   • 測量儀器： 分光測色儀。
   • 測量方法： 將樣品放置在分光測色儀的測量口，儀器會自動測量樣品的顏色數(shù)據(jù)，并計算出黃度指數(shù)。
   • 評估標(biāo)準(zhǔn)： 根據(jù)產(chǎn)品的使用要求，設(shè)定黃度指數(shù)的允許變化范圍。例如，對于高透明要求的聚氨酯產(chǎn)品，通常要求黃度指數(shù)的變化值小于5。

三、排兵布陣：選擇合適的抗黃變劑，打造“金鐘罩鐵布衫”

既然知道了黃變的“敵人”和評估方法，接下來就是選擇合適的“武器”，也就是抗黃變劑。抗黃變劑就像聚氨酯的“守護神”，它們可以吸收紫外線、捕捉自由基、抑制氧化反應(yīng)，從而延緩黃變的發(fā)生。

常用的抗黃變劑主要有以下幾類：

1. 紫外線吸收劑（uvas）： 它們就像“太陽傘”，能夠吸收紫外線，將紫外線的能量轉(zhuǎn)化為熱能釋放出去，從而保護聚氨酯免受紫外線的侵害。

   

   1. 紫外線吸收劑（uvas）： 它們就像“太陽傘”，能夠吸收紫外線，將紫外線的能量轉(zhuǎn)化為熱能釋放出去，從而保護聚氨酯免受紫外線的侵害。

      • 常見類型：
        • 二苯甲酮類（benzophenones）：吸收紫外線能力強，價格便宜，但光穩(wěn)定性較差，容易自身分解。
        • 苯并三唑類（benzotriazoles）：光穩(wěn)定性好，吸收紫外線效率高，是目前應(yīng)用廣泛的紫外線吸收劑。
        • 三嗪類（triazines）：吸收紫外線能力強，光穩(wěn)定性極佳，耐高溫，但價格較高。
      • 選擇要點：
        • 根據(jù)聚氨酯的類型和使用環(huán)境，選擇合適的吸收波長范圍的紫外線吸收劑。
        • 考慮紫外線吸收劑的光穩(wěn)定性和耐遷移性。
        • 注意紫外線吸收劑與聚氨酯的相容性，避免出現(xiàn)析出現(xiàn)象。
      • 推薦產(chǎn)品參數(shù)示例：

   產(chǎn)品名稱	化學(xué)成分	吸收波長范圍（nm）	光穩(wěn)定性	添加量（%）	特點
   uv-531	二苯甲酮類	290-350	較差	0.1-0.5	價格便宜，適用于對光穩(wěn)定性要求不高的場合
   uv-326	苯并三唑類	300-400	良好	0.1-0.5	適用于多種聚氨酯，通用型紫外線吸收劑
   uv-1577	三嗪類	300-420	極佳	0.1-0.3	耐高溫，適用于高溫加工的聚氨酯，如汽車內(nèi)飾
   tinuvin 400	羥基苯基三嗪類	300-420	極佳	0.1-0.3	廣譜吸收，對聚氨酯的相容性好，適用于戶外嚴(yán)苛環(huán)境

   2. 受阻胺光穩(wěn)定劑（hals）： 它們就像“清道夫”，能夠捕捉聚氨酯降解過程中產(chǎn)生的自由基，阻止自由基引發(fā)的連鎖反應(yīng)，從而保護聚氨酯免受破壞。

      • 常見類型：
        • 類（piperidines）：捕獲自由基能力強，光穩(wěn)定性好，但堿性較強，可能與酸性助劑發(fā)生反應(yīng)。
        • 氮氧化物自由基（nitroxide radicals）：新型hals，捕獲自由基效率更高，耐高溫，耐水解，但價格較高。
      • 選擇要點：
        • 根據(jù)聚氨酯的類型和加工條件，選擇合適的分子量的hals。
        • 考慮hals的堿性和相容性。
        • 注意hals與紫外線吸收劑的協(xié)同效應(yīng)，可以提高抗黃變效果。
      • 推薦產(chǎn)品參數(shù)示例：

   產(chǎn)品名稱	化學(xué)成分	分子量	堿性	添加量（%）	特點
   tinuvin 770	類	481	強	0.1-0.5	通用型hals，適用于多種聚氨酯
   chimassorb 944	類	>2500	弱	0.1-0.5	高分子量hals，耐遷移性好，適用于厚制品
   hostavin n30	氮氧化物自由基	572	無	0.05-0.3	高效hals，耐高溫，耐水解，適用于嚴(yán)苛環(huán)境

   3. 抗氧化劑： 它們就像“衛(wèi)士”，能夠阻止聚氨酯發(fā)生氧化反應(yīng)，延緩黃變。

      • 常見類型：
        • 受阻酚類（hindered phenols）：捕捉自由基能力強，耐熱性好，但容易發(fā)生著色。
        • 亞磷酸酯類（phosphites）：分解氫過氧化物，阻止氧化反應(yīng)，與受阻酚類有協(xié)同效應(yīng)。
        • 硫代丙酸酯類（thioesters）：分解氫過氧化物，同時具有抗紫外線作用。
      • 選擇要點：
        • 根據(jù)聚氨酯的類型和加工溫度，選擇合適的抗氧化劑。
        • 考慮抗氧化劑的揮發(fā)性和相容性。
        • 注意不同類型抗氧化劑的協(xié)同效應(yīng)，可以提高抗氧化效果。
        • 推薦產(chǎn)品參數(shù)示例：

   產(chǎn)品名稱	化學(xué)成分	熔點(℃)	添加量（%）	特點
   irganox 1010	受阻酚類	110-125	0.1-0.3	通用型抗氧化劑，適用于多種聚氨酯
   irgafos 168	亞磷酸酯類	183-189	0.1-0.3	與受阻酚類配合使用，具有協(xié)同效應(yīng)
   dstdp	硫代丙酸酯類	31-35	0.1-0.5	具有抗紫外線作用，適用于戶外應(yīng)用

   4. 光穩(wěn)定劑復(fù)配體系： 單一的抗黃變劑往往效果有限，因此，通常需要將多種抗黃變劑復(fù)配使用，才能達到佳的抗黃變效果。這就好比“團隊合作”，不同功能的抗黃變劑協(xié)同作用，形成強大的“防御體系”。

      • 常見的復(fù)配方案：
        • 紫外線吸收劑 + 受阻胺光穩(wěn)定劑：這是常用的復(fù)配方案，可以同時吸收紫外線和捕捉自由基。
        • 紫外線吸收劑 + 抗氧化劑：適用于對熱穩(wěn)定性要求較高的聚氨酯。
        • 紫外線吸收劑 + 受阻胺光穩(wěn)定劑 + 抗氧化劑：適用于戶外嚴(yán)苛環(huán)境，需要全方位保護的聚氨酯。
      • 添加劑的注意事項：
      • 與基體樹脂的相容性。要選擇與聚氨酯體系相容性好的抗黃變劑，避免析出。
      • 添加量需要根據(jù)實際情況調(diào)整，過量或過少都可能影響效果。
      • 添加順序和混合方式也需要注意，確保分散均勻。

   四、精益求精：優(yōu)化生產(chǎn)工藝，打造“完美無瑕”的聚氨酯

   除了選擇合適的抗黃變劑，優(yōu)化生產(chǎn)工藝也是至關(guān)重要的。一個好的生產(chǎn)工藝，就像一個精密的“手術(shù)”，可以大限度地減少黃變的“隱患”。

   1. 選擇合適的原材料： 盡量選擇脂肪族異氰酸酯和多元醇，它們的耐黃變性能優(yōu)于芳香族異氰酸酯和多元醇。這就像選擇優(yōu)質(zhì)的食材，才能做出美味的佳肴。

   2. 控制反應(yīng)溫度： 反應(yīng)溫度過高會加速黃變，因此，要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，避免局部過熱。

   3. 減少催化劑殘留： 盡量選擇低殘留的催化劑，或者在反應(yīng)結(jié)束后，對聚氨酯進行清洗，去除殘留的催化劑。

   4. 真空脫泡： 在聚氨酯成型前，進行真空脫泡，去除氣泡，可以提高產(chǎn)品的透明度和抗黃變性能。

   5. 添加穩(wěn)定劑： 可以添加一些穩(wěn)定劑，如磷酸酯類穩(wěn)定劑，來抑制聚氨酯的降解，提高其抗黃變性能。

   6. 包裝與存儲: 使用避光、防潮的包裝材料，避免產(chǎn)品在儲存過程中受到光照和潮濕的影響。

   五、案例分析：抗黃變解決方案實例

   說了這么多理論，現(xiàn)在讓我們來看幾個實際的案例，看看抗黃變劑是如何在實際應(yīng)用中發(fā)揮作用的。

   案例一：戶外溜冰鞋輪

   • 問題： 溜冰鞋輪長期暴露在陽光下，容易黃變，影響美觀和使用壽命。
   • 解決方案：
     • 選擇脂肪族聚氨酯材料。
     • 添加紫外線吸收劑（如tinuvin 400）和受阻胺光穩(wěn)定劑（如tinuvin 770）的復(fù)配體系。
     • 優(yōu)化生產(chǎn)工藝，控制反應(yīng)溫度和催化劑殘留。
   • 效果： 顯著提高了溜冰鞋輪的抗黃變性能，延長了使用壽命。

   案例二：汽車內(nèi)飾件

   • 問題： 汽車內(nèi)飾件在高溫和紫外線的雙重作用下，容易黃變，影響車內(nèi)環(huán)境的美觀。
   • 解決方案：
     • 選擇耐高溫的聚氨酯材料。
     • 添加紫外線吸收劑（如uv-1577）和抗氧化劑（如irganox 1010）的復(fù)配體系。
     • 優(yōu)化生產(chǎn)工藝，控制成型溫度和時間。
   • 效果： 提高了汽車內(nèi)飾件的耐候性和耐熱性，延緩了黃變的發(fā)生。

   六、總結(jié)與展望

   透明聚氨酯的抗黃變是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要我們從材料選擇、配方設(shè)計、生產(chǎn)工藝等多個方面入手，才能打造出“金鐘罩鐵布衫”，讓我們的聚氨酯產(chǎn)品在陽光下也能自信閃耀，永葆青春。

   隨著科技的不斷發(fā)展，相信未來會出現(xiàn)更多高效、環(huán)保的抗黃變劑，以及更先進的生產(chǎn)工藝，為我們的聚氨酯產(chǎn)品保駕護航。

   今天的講座就到這里，感謝大家的聆聽！希望大家在今后的工作中，能夠靈活運用今天所學(xué)的知識，解決實際問題，創(chuàng)造出更多更美的透明聚氨酯產(chǎn)品！

   如果大家有什么問題，歡迎隨時提問，我們一起探討，共同進步！謝謝大家！

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   聚氨酯防水涂料催化劑目錄

   • nt cat 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬復(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、基錫等九類有機錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

   • 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硅體系；

   • 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；

   • 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，組合料儲存時間長；

   • 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，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

   • 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，具有很強的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強；

   • 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，良好的流動性和耐水解性；

   • 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；

   • 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%；

   • 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，活性比有機錫相對較低；

   • 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；

   • nt cat t-125 有機錫類強凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，t-125催化劑對氨基甲酸酯反應(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。