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聚氨酯的光稳定化聚氨酯(PUR)


聚氨酯的光稳定化聚氨酯(PUR)是由二异氰酸酯与长链二元醇(或多元醇)和短链二元醇或二元胺反应生成的。长链二元醇(构成 PUR 的软链段)主要是端羟基的脂肪族聚酯或脂肪族聚醚,典型的聚酯是聚己内酯及聚己二酸酯,的聚醚是聚四氢呋喃和聚氧化丙烯。有关这类

化合物的结构可见 2. 2. 12 节。PUR 的光稳定性在很大程度上取决于其化学结构,合成 PUR 的两个材料,异氰酸酯及多元醇,都对其光稳定性有所影响。如果以变黄为评价标准的话,以脂肪族异氰酸酯及聚酯二元醇为基的 PUR 的光稳定性;而以芳香族异氰酸酯和聚醚二元醇为基的 PUR 的本质光稳定性差。但如果采用其他指标(如力学性能)为评价标准,则不一定是上述情况,PUR有许多不同的应用范畴,如泡沫塑料、反应注射模塑(RIM)制品、徐料、胶黏剂及纤维等。大吨位的 PUR 用作绝缘材料和坐垫,而这类材料是不受日光辐照的,因此无需光稳定化。对 PUR,只有一些特殊的用途,如合成革、弹性体、纺织品、鞋底和各种涂料,则光稳定化是必要的。PUR 光稳定化的主要目的是延缓其发黄,防止形成微裂纹和力学性能不致恶化。

对以芳香族异氰酸酯为基的 PUR,发黄和伸长率下降是评价老化的重要标准。为使PUR 具有足够的光稳定性,需加人高用量的光稳定剂,所以检验光稳定剂与 PUR 配方的相容性,以防光稳定剂从终产品中释出。

有关 PUR 光降解机理的讨论(见 2. 2.12 节)的是 PUR 光化学的两个方面,即直接吸收紫外辐照生成 Fries 重排产物和光敏化自由基链氧化,这指出光稳定化 PUR 的两个主要方法。个方法是在 PUR 中加入紫外吸收剂以碱少聚合物的直接紫外吸收,如果不能的话,使引发 Fries 重排的激发单线态失活。个方法是在 PUR 中加人自由基受体,如酚类抗氧剂或 HALS,以氧化链。紫外吸收剂 2-(2-羟苯基)苯并三唑在 PUR 中已使用多年了*。

事实上,除了同时使用苯并三唑型紫外吸收剂与酚类抗氧剂外,使用单一的 HALS或 HALS 与苯并三唑的混合物,对 PUR 的光稳定化都是特别有效的。据报道,在 PUR 中加入水杨酸的酯、酰胺和酰肼,能芳香族 PUR 的荧光和光化学发费[*2。这说明,水杨酸衍生物在 PUR 的荧光猝死作用是由于长范围的能量传递而不是由于能量迁移。由这些实验结果可得出结论,PUR中产生 Fries 重排产物的单线态的被猝灭,很可能是由于典型的紫外吸收剂,如 2-羟基二苯甲酮和 2-羟苯基苯并三唑的作用。表 2.195 所示是稳定化聚醚型 PUR 老化时力学性能的保留情况。就对 PUR 的光稳定作用而言,HALS/UVA-1 系统远优于 AO-4/UVA-1 系统,后一系统是从前用于 PUR 的.对聚酯型 PUR,情况也与聚醚型 PUR 相同。表 2.196 及表 2.197 的数据说明,只有 PUR在玻璃后面曝光时,单一的低分子量及聚合型 HALS 才具有优越性。当 PUR 在欧洲中部(瑞士 Basel)直晒时,PUR 的变色比伸长率损失快得多。在热带(美国 Florida)直晒时,PUR 的变色也比伸长率损失略快。但在玻璃后曝光时,结果就不同了。

在欧洲中部,PUR的变色与力学性能的损失几乎是同步的;而在美国 Florida,对以 HALS 稳定的 PUR,其变色远落后于伸长率的损失。比较 PUR 在 Florida 和 Basel 损失 50%伸长率及损失 15%透射率所接受的能量,是十分有意义的。前述的表 2. 16 指出,对 PP 而言,在 Basel 接受的人射能量比在 Florida 高得多,而 PUR 则与此相反,在 Florida 接受的人射能量与在 Basel 差不多,或远比 Basel 为高。一个例外情况是直晒时 PUR 伸长率的损失:在Florida 比在 Basel低得多。这些实验结果说明,短波长的紫外光对 PUR 力学性能的损失有着决定性的影响。
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聚氨酯的光稳定化聚氨酯(PUR)是由二异氰酸酯与长链二元醇(或多元醇)和短链二元醇或二元胺反应生成的。长链二元醇(构成 PUR 的软链段)主要是端羟基的脂肪族聚酯或脂肪族聚醚,典型的聚酯是聚己内酯及聚己二酸酯,的聚醚是聚四氢呋喃和聚氧化丙烯。有关这类

化合物的结构可见 2. 2. 12 节。PUR 的光稳定性在很大程度上取决于其化学结构,合成 PUR 的两个材料,异氰酸酯及多元醇,都对其光稳定性有所影响。如果以变黄为评价标准的话,以脂肪族异氰酸酯及聚酯二元醇为基的 PUR 的光稳定性;而以芳香族异氰酸酯和聚醚二元醇为基的 PUR 的本质光稳定性差。但如果采用其他指标(如力学性能)为评价标准,则不一定是上述情况,PUR有许多不同的应用范畴,如泡沫塑料、反应注射模塑(RIM)制品、徐料、胶黏剂及纤维等。大吨位的 PUR 用作绝缘材料和坐垫,而这类材料是不受日光辐照的,因此无需光稳定化。对 PUR,只有一些特殊的用途,如合成革、弹性体、纺织品、鞋底和各种涂料,则光稳定化是必要的。PUR 光稳定化的主要目的是延缓其发黄,防止形成微裂纹和力学性能不致恶化。

对以芳香族异氰酸酯为基的 PUR,发黄和伸长率下降是评价老化的重要标准。为使PUR 具有足够的光稳定性,需加人高用量的光稳定剂,所以检验光稳定剂与 PUR 配方的相容性,以防光稳定剂从终产品中释出。

有关 PUR 光降解机理的讨论(见 2. 2.12 节)的是 PUR 光化学的两个方面,即直接吸收紫外辐照生成 Fries 重排产物和光敏化自由基链氧化,这指出光稳定化 PUR 的两个主要方法。个方法是在 PUR 中加入紫外吸收剂以碱少聚合物的直接紫外吸收,如果不能的话,使引发 Fries 重排的激发单线态失活。个方法是在 PUR 中加人自由基受体,如酚类抗氧剂或 HALS,以氧化链。紫外吸收剂 2-(2-羟苯基)苯并三唑在 PUR 中已使用多年了*。

事实上,除了同时使用苯并三唑型紫外吸收剂与酚类抗氧剂外,使用单一的 HALS或 HALS 与苯并三唑的混合物,对 PUR 的光稳定化都是特别有效的。据报道,在 PUR 中加入水杨酸的酯、酰胺和酰肼,能芳香族 PUR 的荧光和光化学发费[*2。这说明,水杨酸衍生物在 PUR 的荧光猝死作用是由于长范围的能量传递而不是由于能量迁移。由这些实验结果可得出结论,PUR中产生 Fries 重排产物的单线态的被猝灭,很可能是由于典型的紫外吸收剂,如 2-羟基二苯甲酮和 2-羟苯基苯并三唑的作用。表 2.195 所示是稳定化聚醚型 PUR 老化时力学性能的保留情况。就对 PUR 的光稳定作用而言,HALS/UVA-1 系统远优于 AO-4/UVA-1 系统,后一系统是从前用于 PUR 的.对聚酯型 PUR,情况也与聚醚型 PUR 相同。表 2.196 及表 2.197 的数据说明,只有 PUR在玻璃后面曝光时,单一的低分子量及聚合型 HALS 才具有优越性。当 PUR 在欧洲中部(瑞士 Basel)直晒时,PUR 的变色比伸长率损失快得多。在热带(美国 Florida)直晒时,PUR 的变色也比伸长率损失略快。但在玻璃后曝光时,结果就不同了。

在欧洲中部,PUR的变色与力学性能的损失几乎是同步的;而在美国 Florida,对以 HALS 稳定的 PUR,其变色远落后于伸长率的损失。比较 PUR 在 Florida 和 Basel 损失 50%伸长率及损失 15%透射率所接受的能量,是十分有意义的。前述的表 2. 16 指出,对 PP 而言,在 Basel 接受的人射能量比在 Florida 高得多,而 PUR 则与此相反,在 Florida 接受的人射能量与在 Basel 差不多,或远比 Basel 为高。一个例外情况是直晒时 PUR 伸长率的损失:在Florida 比在 Basel低得多。这些实验结果说明,短波长的紫外光对 PUR 力学性能的损失有着决定性的影响。

材料特性

应用范围

使用方法

样料图片展示

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