《聚氨酯材料手册》第三章 有机异氰酸酯（2）

(二)非黄变型异氰酸酯

为改善传统芳香族异氯酸酯给聚氨酯材料带来的黄变性,扩大聚氨酯材料的应用领域,在要求色泽稳定的应用场合,应竭力避免这类苯环共轭醌式结构生色团的产生,为此,除了使用许多紫外线吸收剂、抗氧剂等助剂外,人们研究开发了许多非黄变型异氰酸酯。

(1)亚甲基型异氰酸酯在异氰酸基团和芳环之间增加一些烃基,以阻止氨基甲酸酯基团与芳环形成共轭醌式结构。如苯二亚甲基二异氰酸酯(简称XDI),间或对1,4甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(简称m或 P-TMXDI)等。



从XD、TMxD的化学结构来看,在分子中保留了苯环,使聚氨酯材料具有较高的力学强度,同时,由于在苯环和一NCO之间引入了烃基,使产品克服了黄变现象的发生,制品热效应小,适宜制备大型聚氨酯部件。另外, P-TMXD不会生成不溶性二聚物沉淀,贮存稳定性好,故广泛用于聚氨酯弹性体、涂料和高压反应注射模制(简称RIM)聚氨酯材料的生产中。

(2)脂肪族和脂环族异氰酸酯根据对聚氨酯黄变机理的研究,人们合成了脂肪族异氰酸酯,如六亚甲基二异氰酸酯(简称HD1)、2,2,4三甲基己烷二异氰酸酯(简称TMHD)等,以及脂环族异氰酸酯,如甲基环亚己基二异氰酸酯(简称HTDI,俗称氢化TDD)、二环己基亚甲基二异氰酸酯(简称H12MDI,俗称氢化MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等。它们都不含芳基,不会产生苯环共轭醌式生色团,不会产生黄变现象。此类异氰酸酯主要用于涂料、纤维等对色泽稳定性要求较高的产品中。



(3)异氰尿酸酯在聚氨酯材料的合成中,提供适宜的工艺条件,使其在高分子结构中生成异氰尿酸酯环状结构,其环上的氧原子被异氰尿酸酯的六节环结构所稳定,环上的叔氮原子没有氢原子连接,在此处不会发生裂解,呈现出化学性能稳定的环式结构。例如,由苯二亚甲基二异氰酸酯形成的异氰尿酸酯结构,即使连接在异氰尿酸酯环上芳基的氨基甲酸酯键发生断裂,异氰尿酸酯环上的氮原子也能起到阻止醌式结构生色团的形成。因此,含有异氰尿酸酯环的聚合物,其耐光、耐热、耐氧化性能都有较大改善。几种典型异氧酸酯的变色性对比见图3-2。