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TPU耐候性改善
東莞市飛揚塑膠模具有限公司
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TPU耐候性改善
TPU耐候性改善
耐候性改善【1】
由TPU制得的產品(特別是芳香族TPU)在自然環境中長期使用或存放,受光(特別是紫外光)、熱、氧和水分等影響,外觀特性和物理機械性能等會大幅度下降,甚至失去實用價值。影響其外觀和物理機械性能的因素主要是所采用的芳香族二異氰酸酯在紫外光照射後氧化形成雙醌亞胺顯色基團,進一步引起含芳基TPU的自動氧化降解,使TPU廣泛地產生化學交聯、變脆和不溶解,並使顏色由黃色變到棕色。而脂肪族TPU是色穩定的。改善其耐候性的方法主要有以下兩種。
1.添加助劑
許多的研究報道,在TPU中添加合適的光穩定劑、氧化穩定劑和熱穩定劑可達到改善其耐候性之目的。然而在添加這些穩定劑時還應作合理的選擇和匹配。以避免這些添加劑產生相消效果。
添加效果較好的抗氧劑有Irganox 1010(Ciba), Irganox 245(Ciba);添加量一般為TPU量的0.1-1wt%。添加效果較好的光穩定劑有Tinuvin 328(Ciba), Tinuvin 622(Ciba)、 Tinuvin531(Ciba)、Tinuvin9(Ciba)、添加量一般為TPU量的0.1-1wt%。
添加效果較好的顏色穩定劑有季戊四醇亞磷酸酯和季戊四醇二磷酸酯。前者對反應各組分的活性有一定影響,後者則無影響。具體牌號有Irgafox P-EPQ(Ciba)、Weston TPP(GE)、Weston 399(GE)、Ultranox641(GE)、Ultranox626 (GE)、Weston 619(GE)、SDK-Stab.PEP-4C(Asahi Denka Kogyo k.k.),添加量一般為TPU量的0.01-0.5wt%。
2.屏蔽
該法是在TPU中添加碳黑、白碳黑、钛白粉、碳酸鈣等或色料,不僅對其色變和老化降解起屏蔽作用,而且還可降低成本。也可解釋為高能射線在聚合物中產生自由基,這種自由基共價結合到自由邊緣的“活性中心”或結合到含炭粒子的芳環上,不是降解,而是被照射的含炭基料結合在一起。添加量可根據不同的使用要求而定,一般為TPU量的1-50wt%。
五、耐水性改善【1】
TPU中含有許多的極性基團,很容易吸收空氣中的水分。所吸收的水分一方面起增塑劑的作用,會導致TPU的物性下降,但這種作用是可逆的,若將TPU充分幹燥,所吸收的水能夠從TPU中移出,其物性仍能恢復到未吸水前的水平;另一方面,在一定條件下,還會起降解作用,這個過程是不可逆的,這取決於軟段的結構,對於聚醚型的軟段,水解斷鍵可能發生在醚鍵和氨酯基上,由於醚鍵很耐水解,所以多發生在氨酯基上。斷鍵後生成兩個短鏈,一個是端羟基,另一個是端氨基,此兩種基團均對其進一步降解無催化作用。而聚酯型TPU,水解斷鍵可能發生在酯基或氨酯基上,由於前者較後者更易於水解,且斷鍵後生成兩個短鏈,一個是端羟基,另一個是端羧基,羧基呈酸性,可進一步催化酯基的水解,從而加速降解。因此一般認為聚醚型TPU的耐水性較聚酯型TPU好。改善TPU的耐水性主要是改善聚酯型TPU的耐水性。可有以下幾種方法:
1.改變聚酯結構
(1)增加聚酯的碳鏈長度,可使其水解穩定性提高。在聚酯結構中引入支鏈,或引入剛性環結構。也可提高其水解穩定性。對於己二酸系列聚酯,用己二醇或新戊二醇合成的聚酯較乙二醇或丁二醇合成聚酯的耐水性好;由於聚烯烴二醇軟段不能提供形成氫鍵所要求的強電負性元素,所合成得TPU具有優異得耐水解性,由於分子中存在雙鍵,抗氧化性較差;采用聚己內酯二醇和聚碳酸酯二醇合成的TPU較聚己二酸酯系列的耐水性好,但成本卻高出很多。
(2)采用由己二酸和對苯二甲酸按一定比例混合合成的聚酯具有較好的耐水性;
(3)在聚酯結構中引入一定比例的聚醚可以是無規共聚也可嵌段共聚合成的聚醚酯可使其耐水性有很大改善。
(4) 合成聚酯的過程中,控制其酸值在0.1以下,也可維持其性能基本穩定。
2.添加抗水解穩定劑
在聚酯型TPU中加入聚碳化二亞胺(PCD)可改善其耐水性。其機理是聚酯所含羧基和水解所產生的羧基與PCD反應,生成酰脲衍生物,從而使羧基的自動催化作用中止,又由於每個PCD分子含有多個碳化二亞胺,它能夠將斷鏈形成的端羧基聚合物重新連接起來,從而起到修補鏈的作用。常用的抗水解劑是Stabaxol P200(Bayer),用量是多元醇量的0.5-2.5wt%。
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