在深入探討增硬劑之前，咱們先來簡單了解一下聚氨酯這位“軟妹子”。聚氨酯是一種高分子材料，是由異氰酸酯和多元醇反應(yīng)生成的，通過調(diào)整原料的種類和比例，可以得到各種各樣性能的聚氨酯。它就像一個(gè)天生的演員，既可以扮演柔軟舒適的海綿，也可以扮演堅(jiān)固耐用的涂料，還能扮演高回彈的彈性體。

• 軟泡聚氨酯： 舒適的床墊、沙發(fā)墊，柔軟貼身，讓你一躺下就不想起來。
• 硬泡聚氨酯： 家用冰箱的保溫層，給食物提供一個(gè)溫暖的港灣。
• 彈性體聚氨酯： 汽車輪胎、密封件，經(jīng)受風(fēng)吹日曬，依然堅(jiān)守崗位。
• 涂料聚氨酯： 地板漆、家具漆，光亮耐磨，為生活增添色彩。

二、硬度：我們想要的，不僅僅是硬！

咱們今天要說的“硬度”，可不是指“硬著頭皮”的硬，而是指材料抵抗局部塑性變形或斷裂的能力。硬度越高，材料表面就越不容易被劃傷或壓入。

• 硬度很重要嗎？ 當(dāng)然重要！想象一下，如果你家的地板漆硬度不夠，熊孩子一拖玩具，就留下道道劃痕，那得多心疼??！

但是！硬度并不是越高越好。如果只追求硬度，而忽略了韌性和抗沖擊性，那材料就會(huì)變得很脆，稍微受到一點(diǎn)沖擊就可能斷裂。這就好比一個(gè)肌肉發(fā)達(dá)的壯漢，如果缺乏柔韌性，一不小心也會(huì)閃到腰。

所以，我們的目標(biāo)是：在不犧牲韌性的前提下，提高聚氨酯的硬度，同時(shí)保持良好的抗沖擊性。 這就像是要魚與熊掌兼得，聽起來是不是有點(diǎn)難？

三、增硬劑：化腐朽為神奇的魔法棒

增硬劑，顧名思義，就是用來提高材料硬度的添加劑。 它們就像是魔法棒，輕輕一點(diǎn)，就能讓聚氨酯“脫胎換骨”，變得更加堅(jiān)硬耐用。但是，不同的增硬劑，其作用機(jī)理和效果也不盡相同。

增硬劑的工作原理通常涉及到以下幾個(gè)方面：

1. 增加交聯(lián)密度： 聚氨酯分子之間通過化學(xué)鍵連接在一起，形成一個(gè)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。增加交聯(lián)密度，可以使這個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊密，從而提高材料的硬度和強(qiáng)度。

2. 引入剛性基團(tuán)： 在聚氨酯分子鏈中引入一些剛性基團(tuán)，可以限制分子鏈的運(yùn)動(dòng)，從而提高材料的硬度。

3. 形成微相分離： 通過控制聚氨酯的配方和工藝，使其形成微相分離結(jié)構(gòu)，將硬段相和軟段相分離，從而提高材料的硬度和韌性。

常見的增硬劑主要有以下幾類：

• 小分子多元醇： 如乙二醇、丙三醇等，可以增加聚氨酯的交聯(lián)密度，提高硬度。

  

  • 小分子多元醇： 如乙二醇、丙三醇等，可以增加聚氨酯的交聯(lián)密度，提高硬度。

  • 芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑： 如MOCA、DETDA等，可以引入剛性苯環(huán)結(jié)構(gòu)，提高硬度和耐熱性。

  • 無機(jī)填料： 如二氧化硅、碳酸鈣等，可以提高聚氨酯的硬度和耐磨性，同時(shí)還可以降低成本。

  • 聚合物多元醇（POP）： POP 通過接枝丙烯腈、苯乙烯等單體到聚醚多元醇上，形成具有較高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）的粒子相，從而提高聚氨酯的硬度。

  四、增硬劑的選擇：對(duì)癥下藥，方能藥到病除

  選擇合適的增硬劑，就像是醫(yī)生給病人開藥，要對(duì)癥下藥，才能藥到病除。不同的聚氨酯應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)硬度、韌性、抗沖擊性等性能的要求也不同，因此需要根據(jù)具體情況選擇合適的增硬劑。

  下面咱們來分析一些常用的增硬劑的特點(diǎn)以及適用場景，通過表格的形式更清晰的展示出來，方便大家參考：

  增硬劑類型	主要作用	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)	適用場景
  小分子多元醇	增加交聯(lián)密度	提高硬度、成本低廉	容易導(dǎo)致脆性增加	對(duì)硬度要求不高，韌性要求高的場合，可以少量添加。
  芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑	引入剛性苯環(huán)結(jié)構(gòu)	提高硬度、耐熱性、耐溶劑性	可能存在毒性問題，某些品種會(huì)使材料顏色變深	對(duì)硬度、耐熱性要求較高，同時(shí)對(duì)耐溶劑性也有要求的場合，如汽車涂料、工業(yè)涂料等。
  無機(jī)填料	提高硬度、耐磨性，降低成本	來源廣泛、成本低廉、可以改善某些物理性能，如耐磨性、尺寸穩(wěn)定性	容易導(dǎo)致分散不均勻，影響材料的透明度和光澤度，大量添加會(huì)降低韌性	對(duì)成本要求較高，對(duì)透明度和光澤度要求不高的場合，如建筑材料、低端制品。
  聚合物多元醇（POP）	形成微相分離結(jié)構(gòu)	在提高硬度的同時(shí)，能較好地保持韌性和抗沖擊性，可以靈活調(diào)整硬度與韌性的平衡	成本相對(duì)較高，需要選擇合適型號(hào)的POP，以保證其與聚氨酯體系的相容性	需要兼顧硬度、韌性和抗沖擊性，并且對(duì)材料的透明度和光澤度有一定要求的場合，如高性能彈性體、汽車內(nèi)飾件、運(yùn)動(dòng)器材等。
  聚碳化二亞胺類增硬劑	與聚酯多元醇反應(yīng)生成脲基甲酸酯，具有優(yōu)異的耐水解性、耐高溫、耐溶劑、耐候性	耐黃變性優(yōu)異，提高硬度和耐水解性、耐高溫性	成本較高，添加量需嚴(yán)格控制，添加過多會(huì)影響材料的韌性	用于TPU鞋材，TPU電線電纜料，TPU薄膜，TPU熱熔膠，TPU汽車配件等，對(duì)性能要求高，耐久性要求高的領(lǐng)域

  舉個(gè)例子：

  • 如果你想提高鞋底的耐磨性，可以考慮添加一些二氧化硅或碳酸鈣。
  • 如果你想提高汽車內(nèi)飾件的硬度和耐熱性，可以考慮添加一些芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑或POP。
  • 如果你想提高高性能彈性體的硬度，同時(shí)又要保持良好的韌性和抗沖擊性，POP絕對(duì)是不二之選。

  五、增硬劑的使用：細(xì)節(jié)決定成敗

  增硬劑的使用，可不是簡單的“一股腦”倒進(jìn)去就完事了，這其中可是有很多門道。

  1. 添加量： 增硬劑的添加量要根據(jù)具體的配方和工藝進(jìn)行調(diào)整。添加量過少，效果不明顯；添加量過多，可能會(huì)導(dǎo)致材料性能下降。這就像是炒菜放鹽，放多了咸，放少了淡，要恰到好處才行。
  2. 分散性： 增硬劑要充分分散在聚氨酯體系中，才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。如果分散不好，可能會(huì)導(dǎo)致材料性能不均勻，甚至出現(xiàn)缺陷。這就好比做饅頭，面粉要揉勻，才能蒸出松軟可口的饅頭。
  3. 相容性： 增硬劑要與聚氨酯體系具有良好的相容性，才能保證材料的穩(wěn)定性。如果相容性不好，可能會(huì)導(dǎo)致材料分層、析出等問題。這就好比談戀愛，兩個(gè)人要三觀一致，才能長久。
  4. 工藝控制：不同的增硬劑加入的時(shí)間點(diǎn)，攪拌速度，溫度等因素都會(huì)影響終的產(chǎn)品效果，一定要嚴(yán)格按照廠家的推薦操作和佳試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行。

  六、聚氨酯增硬劑的未來：無限可能

  隨著科技的不斷發(fā)展，聚氨酯增硬劑也在不斷創(chuàng)新。未來的發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面：

  • 新型增硬劑： 開發(fā)新型增硬劑，提高增硬效果，同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響。
  • 納米增硬劑： 將納米技術(shù)應(yīng)用于增硬劑，提高分散性和相容性，從而獲得更好的性能。
  • 多功能增硬劑： 開發(fā)具有多種功能的增硬劑，如同時(shí)具有增硬、阻燃、抗菌等功能。

  聚氨酯增硬劑就像是一個(gè)充滿無限可能的寶藏，等待著我們?nèi)ネ诰蚝吞剿?。相信在不久的將來，我們一定能夠開發(fā)出更加高性能、更加環(huán)保的聚氨酯材料，為我們的生活帶來更多的便利和美好。

  七、總結(jié)：硬而不脆，才是王道！

  今天跟大家聊了這么多，相信大家對(duì)聚氨酯增硬劑有了一定的了解。總而言之，聚氨酯增硬劑的作用就是在不犧牲韌性的前提下，提高材料的硬度，同時(shí)保持良好的抗沖擊性。選擇合適的增硬劑，并正確使用，才能達(dá)到理想的效果。

  希望今天的講座對(duì)大家有所幫助。謝謝大家！

  有問題的朋友可以提問，老王一定知無不言，言無不盡！

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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(chǔ)存時(shí)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(dòng)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(duì)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(duì)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。