聚氨酯 ( PU)由二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外, 还含有醚、酯、脲、缩二脲、脲基甲酸酯等基团。聚氨酯的结构变化很多, 可以在很宽的范围内调节其性能, 制品的种类也很多, 如泡沫型材料制品、弹性纤维制品、聚氨酯合成革、涂料及粘合剂等。


     聚氨酯的耐候性较差, 户外使用时易发生泛黄, 龟裂, 严重地影响了制品的外观及力学性能。自聚氨酯工业化以来, 工业界一直在研究光氧化和和降解问题, 由于聚氨酯属于热固性树脂, 其结构随工艺变化很大, 所使用的添加剂必须与树脂的各组分相容, 最终成为树脂的一部分, 这就给研究聚氨酯的耐候性增加了难度, 因此关于这方面的报导较少。国内对此问题的研究处于起步阶段, 与国外差距较大。


1聚氨酯材料的老化降解


    聚氨酯材料的老化性能除了决定自身的结构和工艺外, 还会受到温度、湿度、光照、氧等介质条件的影响, 其老化机理是不同的。PU吸收 > 340μm 的波长光后, 在 MDI上的甲撑发生氧化, 形成不稳定的氢过氧化物, 进而形成生色团 - 酰亚胺结构, 该结构导致 PU变黄, 进一步氧化生成二醌 - 酰亚胺结构,最后变成琥珀色。





     聚氨酯稳定剂的种类


    聚氨酯稳定剂大致可分


    无机稳定剂:无机颜料三氧化二铁、四氧化三铁、三氧化二铬、四氧化三铅、氧化锌、二氧化钛等均可用于稳定聚氨酯。氧化锌是其中最有效的廉价稳定剂, 尤其是在紫外线波长为 240～380 nm的情况下适于使用。微细粒状氧化锌、三氧化二铅、三氧化钼等可用于聚氨酯薄膜制品。添加氧化铜、三氧化二铅、三氧化钼、三氧化二铋、三氧化二铬、二氧化钛以提高聚氨酯膜的机械强度、耐水性、光稳定性。添加二氧化钛对于 HDI- 聚醚型聚氨酯的稳定作用比用脂肪族二异氰酸酯的聚氨酯作用更大。 Y- Fe2O3对于抑制聚氨酯涂层的热和光氧化作用非常明显。


有机颜料类稳定剂:许多颜料在着色的同时也可使聚氨酯稳定化。多种结构的靛酚可用于聚氨酯, 某些偶氮颜料, 例如, 对羟基偶氮苯和对氨基偶氮苯均可用于聚氨酯。蒽醌染料着色的聚氨酯色泽的稳定性, 色变性决定于蒽醌染料的结构。传统的有机稳定剂


    自由基链封闭剂


    自由基链封闭剂的稳定机理是: 其大分子中所含的活性氢原子与降解过程中生成的大分子自由基反应, 生成大分子氢过氧化物稳定的自由基。该类稳定剂包括受阻酚和芳香族仲胺等。受阻酚类自由基链封闭剂主要有抗氧剂 264、抗氧剂1010、抗氧剂 2246、三甘醇双 -3- 丁基 - 4- 羟基 - 5-甲基苯基丙酸酯等。芳香族仲胺类自由基链封闭剂有 N, N′-二苯基对苯二胺、N-苯基-N′-环己基对苯二胺、N苯基 - N-β- 萘基对苯二胺、N-苯基 - N′- 异丙基对苯二胺等。胺类稳定剂易使产品着色, 应慎用。


    过氧化物分解剂


    过氧化物分解剂有硫酯和亚磷酸酯二类。硫酯类抗氧剂有 DLTP, 2, 2ˊ硫代双 [ 3- ( 3,5- 二叔丁基 - 4- 羟基苯基 ) ]丙酸乙酯等, 亚磷酸酯类化合物抗氧剂 168, 亚磷酸 (壬基苯基 )酯、二亚磷酸季戊四醇二异癸酯和亚磷酸苯二异癸酯等。该类稳定剂常与自由基链封闭剂并用, 一般不单独使用。该类稳定剂抗过氧化物分解的作用机理为: 它将氢过氧化物还原成相应的醇, 而自身则转化成磷酸酯。


     紫外线吸收剂和受阻胺光稳定剂


    传统的紫外线吸收剂有苯并三唑、二苯酮、三嗪类等, 它们是用于聚氨酯的重要的光稳定剂, 以其分子内结构发生的变化, 将有害的紫外光变为无害的热能放出, 从而保护了材料。HALS光稳定剂是 20世纪 70年代发展起来的一种新型光稳定剂, 其稳定机理独特, 它不吸收波长 > 250 nm 的光, 但却具有优异的稳定性能, 而被广泛地应用, 经大量地研究认为在光氧化的条件下, HALS可以 (至少部分地 )转化成硝酰自由基,硝酰自由基被认为是真正的稳定组分, 它可以捕获自由基, 起到稳定作用。苯甲酸酯类光稳定剂, 由于其价格较低, 有一定的稳定效果, 也被用作聚氨酯的光稳定剂, 但是用它稳定的材料光照后易变黄, 限制了其应用。