助剂是橡胶工业的重要原料，用量虽小，作用却甚大，聚氨酯弹性体从合成到加工应用都离不开助剂，按所起作用的不同，可分合成体系、改性及操作体系、硫化体系及防护体系四类助剂。 合成助剂 01催化剂及...
助剂是橡胶工业的重要原料，用量虽小，作用却甚大，聚氨酯弹性体从合成到加工应用都离不开助剂，按所起作用的不同，可分合成体系、改性及操作体系、硫化体系及防护体系四类助剂。
合成助剂
01催化剂及阻聚剂
在聚氨酯弹性体的合成中，为了加快主反应的速度，往往需要加入催化剂，常用的催化剂有叔胺和有机锡两类，叔胺类有三乙烯二胺、三乙胺、三甲基苄胺、二甲基乙醇胺、吗啡啉等，其中以三乙烯二胺重要；有机锡类有辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡等。此外，还有有机汞、铜、铅和铁类，以有机铅、汞为重要，如辛酸铅和汞等。有机二元酸，如己二酸、壬二酸可作为聚醚型聚氨酯浇注橡胶的催化剂。
02扩链剂和扩链交联剂
在聚氨酯弹性体的合成中，扩链剂是指链增长反应必不可少的二元醇类和二元胺类化合物；而扩链交联剂指的是既参与链增长反应，又能在链节间形成交联点的化合物，如三元醇和四元醇类、烯丙基醚二醇等。浇注型聚氨酯弹性体除烯丙基醚二醇不适用外，其他扩链或扩链交联剂都可以使用，热塑性聚氨酯弹性体仅使用二醇类；混炼型聚氨酯弹性体既可使用二醇也可用烯丙基醚二醇类。
改性剂操作助剂
此类助剂中有的能改进制品性能和外观，有的可改善操作工艺，如增塑剂、减磨剂、润滑剂、填充剂、着色剂和脱模剂。
01增塑剂
增塑剂主要用于聚氨酯混炼胶中，使用目的是增加混炼胶的可塑性，改善加工性能及硫化胶的低温性能，降低硫化胶的硬度及定伸强度。增塑剂的用量不宜过大，否则会降低硫化胶的耐磨性能。
聚氨酯橡胶具有强极性，所以一般选用极性增塑剂。二甲酸酯类、磷酸酯类、脂肪族醇酸类和其他树脂，如二甲酸二甲氧基乙二醇酯、磷酸三酯、二甲酸二丙二醇酯、三乙二醇二壬酸酯、古马隆-茚树脂等。有关试验结果表明：用癸二酸二辛酯时，硫化后有喷出现象；用古马隆树脂时，拉伸强度较高，永久变形小，但硬度降低明显；用亚磷酸三甲酚酯时，拉伸强度次于用古马隆树脂，但硬度降低较明显。
02减磨剂
在某些特殊的场合下，为了降低聚氨酯弹性体的摩擦系数，进一步提高耐磨性，需在聚氨酯弹性体中加入减磨剂，如硅油、二硫化钼、二硫化钛、石墨和四氟乙烯等，这种改性材料具有自润滑性能，用作轴承、轴套等部件，有很大经济意义。
03润滑剂
聚氨酯弹性体所用的润滑剂，主要用于热塑性和混炼型弹性体的加工过程中，常用的有硬脂酸及其盐类、石蜡类、硬脂酰胺类。
04脱模剂
脱模剂是生产三种类型聚氨酯弹性体制品时都离不开的操作助剂。聚氨酯是强极性高分子材料，它与金属和极性高分子材料的粘结力很强，不用脱模剂，制品很难从模具中脱出。
常用的脱模剂有硅橡胶、硅酯、硅油、皂类以及石蜡等，也可以选用非极性高分子材料如聚四氟乙烯、硅橡胶、聚乙烯、聚乙烯等材料制作模具，以免去擦涂或喷涂脱模剂工序。
05填充剂
填充剂是为了降低制品成本和改善耐热性，减少收缩率和热膨胀系数等某些性能而加入的。在混炼型聚氨酯橡胶中往往要加入20-30份炭黑，其目的不是为了补强，而是在保持橡胶物理机械性能基本不变的前提下降低制品的成本。
随着炭黑加入量的增加，胶的拉伸强度与伸长率逐渐减小，硬度则直线上升，不同规格的炭黑对强度等性能的影响也不同，以易混槽黑为好，其次是耐磨炭黑，半补强炭黑较差。其他填充剂如陶土、白炭黑、碳酸钙、钡等也可采用。
06着色剂
聚氨酯弹性体制品五颜六色，美观大方的外观靠的是着色剂。着色剂有两种，有机染料和无机颜料，有机染料大部分用于热塑性聚氨酯制品中，装饰美化注射件和挤出件。
弹性体制品的着色一般有两种方式：一种是将颜料等助剂和低聚物多元醇研磨成色浆母液，然后将适量的色浆母液与低聚物多元醇搅拌混合均匀，再经加热真空脱水后与异氰酸酯组分反应生产制品，如热塑性聚氨酯色粒料和彩色铺装材；
另一种方法是将颜料等助剂和低聚物多元醇或增塑剂等研磨成色浆或色膏，经加热真空脱水，封装备用。使用时，将少许色浆加入预聚物中，搅拌均匀后再与扩链交联剂反应浇注成制品。此法主要用于MOCA硫化体系，色浆中颜料含量约占10%-30%，制品中色浆的添加量一般在0.1%以下。
硫化助剂
硫化助剂主要是指硫化剂和促进剂，仅在混炼型聚氨酯弹性体中应用。硫化剂包括异氰酸酯、过氧化物和硫磺三类。异氰酸酯类中常用的有TDI及其二聚体、MDI二聚体及PAPI等，生成的交联键是脲基甲酸酯键，由于二异氰酸酯的挥发性大，易与水反应，且有毒性，故使用中要注意安全并防止水分进入混炼胶中。
用异氰酸酯作硫化剂的优点是耐磨性好，强力和硬度较高；过氧化物硫化剂中以过氧化二异丙（DCP）用得普通，其他品种有叔丁基过氧化异丙、过氧化二甲酰等二烷基、烷基、芳烷基和二芳烷基过氧化物，硫化温度以140-150℃为宜。
用过氧化物硫化剂与用异氰酸酯作硫化剂的混炼胶相比，前者可大大减少早期硫化，延长混炼胶的贮存时间，其硫化胶具有良好的动态性能，压缩永久变形小，硬度稍低，强度适中，弹性和耐老化性能均较好，缺点是不能用蒸汽直接硫化，撕裂强度和耐温性能较差，有气味；当聚氨酯混炼胶结构中含有不饱和链段时，可以采用硫磺硫化。
稳定体系助剂
为防止聚氨酯橡胶的老化，延长制品使用寿命，可采用添加热稳定剂、光稳定剂、水解稳定剂、防毒剂和阻燃剂等配合剂。
01热稳定剂
一般的聚氨酯橡胶耐热氧化性能不太好，受热易氧化变色，影响制品的外观和性能，所以抗氧剂在聚氨酯原料中间体及制品生产中是常用的助剂，用得较多的有2,6-叔丁基-4-甲基酚（抗氧剂-264）、四（4-羟基-3，5-二叔丁基基丙酸）季戊四醇酯（抗氧剂-1010）、3，5-二叔丁基-4-羟基丙酸十八酯（抗氧剂-1076）、亚磷酸三酯（TPP）、亚磷酸三壬基酯（TNP）等。
02光稳定剂
又称紫外线吸收剂，可显著提高芳族异氰酸酯型聚氨酯的光稳定性，常用的光稳定剂有二甲酮类、并三唑类和哌啶类，如2-羟基-4-甲氧基二甲酮（UV-9）、2，2’-二羟基-4-甲氧基二甲酮（UV-24）、2（2-羟基-3’，5’-二叔丁基基）-5-氯代并三唑（UV-328）、双（2，2，6，6-四甲基哌啶）癸二酸酯等。
03水解稳定剂
聚酯型聚氨酯橡胶在潮湿环境下特别是热水中使用时，必须添加水解稳定剂，工业上广泛应用的水解稳定剂是碳化二亚胺类化合物。由德国莱茵化工厂生产的碳化二亚胺（PCD）有两个牌号：Stabaxol-1（单碳化二亚胺）和Stabaxol-P（聚碳化二亚胺），前者分子质量较低，熔程40-50℃，主要以熔融状态用于聚酯型液态聚合物，如浇注型聚氨酯、聚氨酯涂料中；后者的分子质量较高，用于热塑性和混炼型聚氨酯弹性体中。
04防霉剂
聚醚型聚氨酯弹性体的防霉菌能力很强，为0-1级，基本上不受微生物侵蚀，不会生长霉菌；而聚酯型和聚ε-己内酯型聚氨酯橡胶在湿热和阴暗的环境下容易受微生物侵蚀而长霉，尤其是聚ε-己内酯型聚氨酯橡胶长霉情况更严重，为此必须添加防霉剂。
常用的防霉剂有8-羟基喹啉，8-羟基喹啉酮、五氯酚、五氯酚钠、四氯4-（甲基磺酰）吡啶、水杨酰替胺、双（三正丁基锡）氧化物、汞等。添加分数为0.1%-1%。
选用防霉剂时要兼顾其防霉效果及对人体的低毒性和对环境的无污染等因素，以8-羟基喹啉酮为例，添加0.2%，防霉等级为1-2级，对制品物理机械性能无明显影响，杀菌力强而对人体毒性低（LD50=500-16000mg/kg），但有着色性。
05阻燃剂
材料的阻燃等级通常用氧指数来衡量：一级阻燃材料的氧指数>38，二级阻燃材料的氧指数>25。普通聚氨酯弹性材料的氧指数为19-20，属于可燃物质。当聚氨酯用于家具、建筑、汽车、铺装材料时，必须达到二级以上阻燃标准。
因此，阻燃剂在聚氨酯制品中的应用相当普遍，而且是用量大的配合剂，约占聚氨酯所加配合剂总量的1/3。阻燃剂分无机和有机两类，无机阻燃剂常含有铝、硼、锌、锑等元素，如氢氧化铝、水合氧化铝、硼酸盐、氧化锌、三氧化二锑等，其优点是阻燃效果好，价廉，不产生烟雾，缺点是呈固态，密度大，给计量、输送、混合设备提出的要求较高，使用不太方便。
小结
各类化学助剂在精细化学品领域中占有重要的地位，虽然其用量并不大，但品种极多，用途很广，而且附加值高，国内外许多公司都在致力开发新的助剂品种，特别是功能型助剂。聚氨酯是新兴的朝阳产业，综合性能优异，应用范围正在扩大。
但是，在聚氨酯弹性材料试制与生产过程中，当前国内厂家对功能性助剂的应用尚不广泛，对通过加入助剂改善制品性能的要求也不甚迫切，这说明在认识上还有差距，科研试制单位应先走一步，将更多价廉物美的新品种助剂用到聚氨酯弹性体中，为加速我国聚氨酯弹性材料的发展作贡献。
