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催化剂用量对合成固化剂的影响

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-6-22 12:09:53
本文介绍催化剂用量对合成固化剂的影响

催化剂用量对合成固化剂的影响实验表明,添加催化剂的量对其作用时间及去游离效果影响很大。催化剂用量对作用时间影响很大,用量过高和过低都会导致合成失败。催化剂用量过低会导致反应无法完成,而用量过高则会出现凝胶的现象。

在化学反应里能改变反应物化学反应速率(提高或降低)而不改变化学平衡,且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂(固体催化剂也叫触媒)。

催化剂种类繁多,按状态可分为液体催化剂和固体催化剂;按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂,均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂。

胺类催化剂用量增加有利于去除游离单体,但其不仅促进单体三聚。也增加了羟基和氨基甲酸酯基对TDI的反应活性,并引发进一步的聚脲反应及其他副反应。

合成固化剂的终点控制是以NCO为指示的,催化剂除了促进三聚反应降低NCO外,为还会通过其他反应降低NCO,且不一定只针对TDI单体。因此过多的催化剂引入对降低游离TDI反而适得其反。

催化剂用量过少时,长时间的高温反应会钝化催化剂令反应不能完成。催化剂用量较低时,即使完成了反应也没有很好的去游离效果,如固化剂F。

催化剂用量对固化剂性能的影响:固化剂合成反应催化剂用量是有一定范围的,前面的7组实验中A和G组催化剂用量在使用范围外没有完成反应。在使用范围内,催化剂用量不同也会对最终制品的性能造成影响。表3-2反映了催化剂对固化剂储存期及粘度影响。

固化剂合成过程中的副反应随着催化剂用量的增加而增加,因此B、C的粘度也较大。催化剂也可催化溶剂中的O2氧化TDI及其与三羟的加成物,因此色度也随催化剂用量的增加而增加。

催化剂的存在对于固化剂的储存稳定性也有不利影响,B和C的储存期明显低于其他组固化剂。固化剂F粘度、色度较高是由长时间加热引起大量副反应和氧化反应造成的。

从微观上分析,催化剂用量对其分子量分别也有很大影响。聚乙二醇作内标物的凝胶色谱检测不同催化剂用量的固化剂分子量分布情况,横坐标代表分子量(从左向右分子量依次下降)。



二乙基甲苯二胺(DETDA)是随着聚氨酯的发展,于80年代初工业化并大量使用的一种位阻芳香二胺扩链剂,为低粘度、无毒、无味的液体。用于聚氨酯中,可提高制品强度和耐水解性,使制品生产率大大提高,并使大尺寸、结构复杂的聚氨酯制品工业化成为可能。detda与异氰酸醋较快的反应速度还特别适用于无溶剂、快固型涂料。此外,还可作为环氧、醇酸树脂固化剂,橡胶油类抗氧剂、染料、农药中间体,是一种很有前途的化工新产品。



通常聚氨酯固化剂的平均分子量在600~1000之间。从催化剂用量过高引起过多副反应会导致生产大分子,所以B和C粘度过高,且分布很宽。固化剂E由于反应时间延长导致分子量分布变宽。F的作用时间更长,产生了大量副反应也出现了许多大分子,并使分子量分布很宽。固化剂较为合适,主要分子量分布在630~800之间,该区域的聚合度为6~7。

催化剂用量对漆膜性能的影响。固化剂只有与羟基树脂固化形成漆膜,才能体现其使用价值,因此研究催化剂对固化剂的影响离不开配漆。实验中采用的主漆为醇酸树脂,其与固化剂混合泳溶剂稀释,采用喷涂的形式形成漆膜。溶剂为醋酸丁酯,二甲苯和环己酮的混合溶液。

大量催化剂会导致漆膜硬度、机械冲击性和柔韧性下降,催化剂也是涂料老化的重要诱发因素之一。催化剂用量过少则不会明显的影响漆膜性能,且耐老化时间有所增加。

聚氨酯漆膜的干性与涂料整体的酸性有关,终止剂磷酸用量是随催化剂用量提高而增加的,因此B、C的酸值较高,在酸值高使漆膜表干过快,影响了实干速度。因此E和F的实干速度最快。

在涂料固化剂生产过程中,应将催化剂用量控制在一定范围。降低催化剂使用量以求提高产品储存期的做法应在一定范围内进行,以免使得其反。过于追求生产率,大量增加催化剂用量的作法也是不科学的。

聚氨酯固化剂的种类成百上千,且在不断增加,因此仅以上述实验为代表研究固化剂生产中使用催化剂的一般规律。在实际生产中应该结合生产设备、单位时间生产率以及产品质量等多方面因素确定生产时间长短,在允许的条件下尽量少使用催化剂。

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