優(yōu)化聚氨酯彈性體除水抑泡劑配方，滿足不同彈性體配方對除水和抑泡性能的要求。

各位朋友們，大家好！我是今天的主講人，一位在聚氨酯的汪洋大海里摸爬滾打多年的老水手。今天咱們不聊那些高深的理論，就來嘮嘮嗑，說說這聚氨酯彈性體里的“除水抑泡劑”這個既不起眼，又至關(guān)重要的角色。

一、水，聚氨酯的“宿敵”？

咱們都知道，聚氨酯彈性體，這玩意兒好是好，彈性好、耐磨、強(qiáng)度高，應(yīng)用那叫一個廣泛。但是，它有個致命的弱點(diǎn)——怕水！

想象一下，辛辛苦苦打造一艘豪華游艇，結(jié)果發(fā)現(xiàn)船體漏水，那感覺是不是瞬間想把船拆了？水對于聚氨酯來說，就如同“漏水”對于游艇，會嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。

為什么呢？因為聚氨酯合成過程中，異氰酸酯會與水發(fā)生反應(yīng)，生成脲和二氧化碳。二氧化碳是什么？是氣泡！這些氣泡一旦產(chǎn)生，就會留在彈性體內(nèi)部，形成“蜂窩煤”狀的結(jié)構(gòu)，大大降低產(chǎn)品的強(qiáng)度、拉伸性能和外觀。更可怕的是，水還會消耗異氰酸酯，破壞化學(xué)計量平衡，導(dǎo)致聚氨酯鏈無法正常延伸和交聯(lián)，終使產(chǎn)品性能大打折扣。

所以說，在聚氨酯的生產(chǎn)過程中，除水和抑泡，就如同“安檢”一樣，是必不可少的一道工序。我們要像對待宿敵一樣，堅決把水扼殺在搖籃里！

二、除水抑泡劑：聚氨酯的“保護(hù)神”

那么，如何才能有效地除水抑泡呢？這就輪到我們今天的主角——除水抑泡劑登場了。

除水抑泡劑，顧名思義，就是既能除水，又能抑制氣泡產(chǎn)生的添加劑。它就像聚氨酯的“保護(hù)神”，默默守護(hù)著產(chǎn)品的質(zhì)量。

除水機(jī)理：

除水劑主要通過以下幾種方式與水“戰(zhàn)斗”：

• 化學(xué)反應(yīng)： 某些除水劑含有能夠與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性基團(tuán)，例如異氰酸酯基（-NCO）或硅烷基。這些基團(tuán)與水反應(yīng)生成無害的副產(chǎn)物，從而達(dá)到除水的目的。就好比一位武功高強(qiáng)的劍客，直接將水分子“斬殺”。
• 物理吸附： 一些除水劑具有較大的比表面積，可以吸附水分，將其從聚氨酯體系中移除。這就好比一塊海綿，將水分“吸干”。
• 共沸蒸餾： 某些除水劑具有與水形成共沸物的特性，可以通過加熱蒸餾的方式將水分帶走。這就好比一位魔術(shù)師，將水分“變走”。

抑泡機(jī)理：

抑泡劑則通過以下方式來抑制氣泡的產(chǎn)生和穩(wěn)定：

• 降低表面張力： 抑泡劑能夠降低聚氨酯體系的表面張力，使氣泡更容易破裂。這就好比在水面上涂抹一層油，水泡就很難形成。
• 改變氣泡膜的粘度： 抑泡劑可以改變氣泡膜的粘度，使其更容易流動和破裂。這就好比給氣泡“松松筋骨”，讓它們更容易“散架”。
• 促進(jìn)氣泡合并： 抑泡劑可以促進(jìn)小氣泡合并成大氣泡，大氣泡更容易浮出體系并破裂。這就好比將分散的士兵集結(jié)成一支強(qiáng)大的軍隊，更容易取得勝利。
• 排斥泡沫穩(wěn)定劑： 泡沫穩(wěn)定劑和抑泡劑是一對反義詞，抑泡劑通過擾亂泡沫穩(wěn)定劑的作用達(dá)到抑制泡沫的目的。

三、除水抑泡劑的“百變面孔”：類型與選擇

市面上的除水抑泡劑種類繁多，各有千秋，就好比武林高手，各有所長。常見的類型主要有以下幾種：

1. 硅酮類除水抑泡劑：

   • 優(yōu)點(diǎn)： 抑泡效果好，用量少，適用范圍廣。就像一位身手敏捷的刺客，能夠快速有效地消除氣泡。
   • 缺點(diǎn)： 可能影響涂膜重涂性和附著力，易引起“縮孔”等問題。就像刺客行動后留下的痕跡，需要小心處理。
   • 常用參數(shù)： 硅含量、粘度、活性成分含量。
   • 適用場景： 適用于對表面性能要求不高的場合，如模塑制品、彈性體等。

2. 聚醚類除水抑泡劑：

   

   • 優(yōu)點(diǎn)： 抑泡效果好，用量少，適用范圍廣。就像一位身手敏捷的刺客，能夠快速有效地消除氣泡。
   • 缺點(diǎn)： 可能影響涂膜重涂性和附著力，易引起“縮孔”等問題。就像刺客行動后留下的痕跡，需要小心處理。
   • 常用參數(shù)： 硅含量、粘度、活性成分含量。
   • 適用場景： 適用于對表面性能要求不高的場合，如模塑制品、彈性體等。

3. 聚醚類除水抑泡劑：

   • 優(yōu)點(diǎn)： 表面活性好，相容性好，不易引起縮孔等問題。就像一位親和力強(qiáng)的外交官，能夠很好地融入各種體系。
   • 缺點(diǎn)： 抑泡效果不如硅酮類，用量相對較大。就像外交官的談判，需要更多的耐心和技巧。
   • 常用參數(shù)： 分子量、羥值、濁點(diǎn)。
   • 適用場景： 適用于對表面性能要求較高的場合，如涂料、膠黏劑等。

4. 有機(jī)氟類除水抑泡劑：

   • 優(yōu)點(diǎn)： 表面張力極低，抑泡效果非常出色，耐化學(xué)品性好。就像一位身披隱身衣的特種兵，能夠悄無聲息地完成任務(wù)。
   • 缺點(diǎn)： 價格昂貴，環(huán)境友好性較差。就像特種兵的裝備，成本高昂，且可能帶來一些副作用。
   • 常用參數(shù)： 氟含量、表面張力、臨界膠束濃度。
   • 適用場景： 適用于對抑泡效果要求極高的特殊場合，如航空航天、電子等領(lǐng)域。

5. 反應(yīng)型除水劑：

   • 優(yōu)點(diǎn)： 可以與聚氨酯體系發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，與產(chǎn)品結(jié)合在一起，不影響產(chǎn)品的其它性能，除水效果好。
   • 缺點(diǎn)： 價格昂貴，選擇性較差。
   • 常用參數(shù)： 活性基團(tuán)含量、當(dāng)量。
   • 適用場景： 適用于對產(chǎn)品的物理性能有較高要求的產(chǎn)品。

選擇除水抑泡劑，就好比挑選武器，要根據(jù)具體的“戰(zhàn)場”情況來決定。我們需要綜合考慮以下因素：

• 聚氨酯體系的類型： 不同的聚氨酯體系，對除水抑泡劑的相容性要求不同。
• 產(chǎn)品的終用途： 不同的用途，對產(chǎn)品的表面性能、力學(xué)性能等要求不同。
• 生產(chǎn)工藝： 不同的生產(chǎn)工藝，對除水抑泡劑的耐溫性、分散性等要求不同。
• 成本： 在滿足性能要求的前提下，盡量選擇性價比高的產(chǎn)品。

四、除水抑泡劑配方優(yōu)化：打造專屬的“神器”

想要找到適合自己的除水抑泡劑，可不能簡單地“拿來主義”，需要進(jìn)行配方優(yōu)化，打造專屬的“神器”。

配方優(yōu)化的關(guān)鍵在于：

1. 明確需求： 首先要明確自己的需求，包括除水效果、抑泡效果、相容性、表面性能、成本等方面的要求。
2. 篩選組分： 根據(jù)需求，篩選出幾種合適的除水劑和抑泡劑，進(jìn)行組合。
3. 確定配比： 通過正交試驗、單因素試驗等方法，確定各組分的佳配比。
4. 性能測試： 對優(yōu)化后的配方進(jìn)行性能測試，包括除水效果、抑泡效果、相容性、表面性能、力學(xué)性能等。
5. 調(diào)整優(yōu)化： 根據(jù)測試結(jié)果，對配方進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，直到滿足所有要求為止。

一個簡易的配方設(shè)計案例:

假設(shè)我們需要開發(fā)一種用于聚醚型聚氨酯彈性體的除水抑泡劑，要求：

• 具有良好的除水效果和抑泡效果。
• 與聚醚型聚氨酯體系相容性好。
• 不影響彈性體的力學(xué)性能。
• 成本適中。

我們可以考慮以下配方：

組分	類型	作用	用量（質(zhì)量百分比）	備注
反應(yīng)型除水劑 A	除水劑	與水反應(yīng)，消除水分，不影響產(chǎn)品其它性能	2-4%	根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整
聚醚類抑泡劑B	抑泡劑	降低表面張力，抑制氣泡產(chǎn)生	0.2-0.5%	根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整
溶劑 C	溶劑	稀釋，改善分散性	適量	根據(jù)實(shí)際情況選擇，如二辛酯、DBP

重要參數(shù):

參數(shù)名稱	描述	典型值	測試方法
外觀	除水抑泡劑的顏色和透明度	無色至淡黃色透明液體	目測
粘度	除水抑泡劑的流動性，影響其分散性	50-500 cPs (厘泊)，具體取決于配方	旋轉(zhuǎn)粘度計
密度	除水抑泡劑的密度，用于計算用量	0.9-1.1 g/cm3，具體取決于配方	密度計
活性物含量	除水抑泡劑中起作用的有效成分的含量，直接影響其效果	50-100%，具體取決于配方	滴定法、氣相色譜法
羥值	聚醚類抑泡劑的羥值，反映其分子量大小，影響其與聚氨酯的相容性	10-200 mg KOH/g，具體取決于所選的聚醚類型和分子量	滴定法
除水效率	衡量除水劑的除水能力的指標(biāo)，表示每克除水劑能夠去除的水分量	> 90%，具體取決于除水劑的類型和用量	卡爾費(fèi)休水分測定法
抑泡效率	衡量抑泡劑的抑泡能力的指標(biāo)，通過測量聚氨酯反應(yīng)過程中產(chǎn)生的泡沫高度或泡沫破裂速度來評估	泡沫高度降低 > 50%，或泡沫破裂速度提高 > 50%，具體取決于測試條件	泡沫高度測量、泡沫破裂時間測量
相容性	除水抑泡劑與聚氨酯體系的相容性，直接影響其分散效果和產(chǎn)品的外觀	無分層、無析出、無渾濁	目測、顯微鏡觀察
表面張力降低能力	抑泡劑降低聚氨酯體系表面張力的能力，影響其抑制氣泡形成的效果	降低 > 5 mN/m，具體取決于抑泡劑的類型和用量	表面張力儀

使用方法建議:

1. 預(yù)分散： 將除水抑泡劑在使用前與多元醇或其它相容性好的組分預(yù)先混合均勻，有助于其在聚氨酯體系中更好地分散。
2. 添加時間： 建議在加入異氰酸酯之前添加除水抑泡劑，以便其有足夠的時間與水分反應(yīng)并發(fā)揮抑泡作用。
3. 用量控制： 嚴(yán)格控制除水抑泡劑的用量，過量或不足都可能影響產(chǎn)品的性能。
4. 攪拌均勻： 添加除水抑泡劑后，充分?jǐn)嚢杈鶆?，確保其在體系中均勻分散。

五、注意事項：聚氨酯的“溫柔呵護(hù)”

在使用除水抑泡劑的過程中，還需要注意以下幾點(diǎn)：

1. 儲存： 密封保存，避免陽光直射和高溫。
2. 安全： 佩戴防護(hù)眼鏡和手套，避免直接接觸皮膚。
3. 相容性： 在使用前，先進(jìn)行小試，確認(rèn)與聚氨酯體系的相容性。
4. 用量： 嚴(yán)格按照推薦用量添加，過量或不足都可能影響產(chǎn)品的性能。
5. 攪拌： 添加后充分?jǐn)嚢杈鶆?，確保其在體系中均勻分散。
6. 環(huán)境： 保持生產(chǎn)環(huán)境干燥，減少水分進(jìn)入體系的機(jī)會。

六、結(jié)語：共同守護(hù)聚氨酯的“完美容顏”

各位朋友們，除水抑泡劑就像聚氨酯的“守護(hù)神”，默默守護(hù)著產(chǎn)品的質(zhì)量。希望通過今天的講解，大家能夠?qū)Τ峙輨┯懈钊氲牧私?，更好地?yīng)用它，共同守護(hù)聚氨酯的“完美容顏”。讓我們一起，為聚氨酯行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量！

謝謝大家！

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聯(lián)系人： 吳經(jīng)理

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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(jī)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(jī)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(qiáng)，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(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；

• 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(jī)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(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。