封闭型无溶剂聚氨酯的研究进展

传统溶剂型聚氨酯(PU)的使用容易造成环境污染,阻碍了PU在功能性膜、涂饰剂、发泡材料等领域的广泛应用。封闭型无溶剂聚氨酯(SFPU)具有绿色环保、低能耗、高稳定性、操作简单等优势,成为近年来PU领域的研究热点,尤其是活性可控的SFPU能够实现高效封闭与解封闭,促进了PU材料的进一步发展。然而,由于封闭剂种类及结构的差异,形成的封闭型SFPU预聚体的解封闭温度波动大、易黄变,此外,解封时小分子封闭剂的逸出破坏了产物结构的规整性,降低了其力学性能。因此,近年来除研究单体对封闭型SFPU理化性能的影响外,研究者们主要在封闭剂的选择方面不断进行尝试,并取得了相关成果,在提高封闭型SFPU材料稳定性的同时有效降低了其解封闭温度。目前,封闭型SFPU在120℃下可实现完全解封闭。现有的常用封闭剂主要为醇类、酚类、肟类、胺和酰胺类、活泼亚甲基类、吡唑和三唑类、亚硫酸氢盐类等。在这些封闭剂中,醇类结构的封闭剂使用最早,封闭的预聚体具有较低的活性和较高的解封闭温度,赋予材料极好的稳定性;尽管肟类封闭剂在较低的解封闭温度下能够释放活性异氰酸酯基,有助于重新裸露出的异氰酸酯基与扩链剂进行扩链,但其耐黄变性较差;毒性较小的吡唑和三唑类封闭剂具有含氮五元环的结构,产物不易黄变。封闭型SFPU起初采用直接封闭异氰酸酯单体的方法制备,但该法的扩链效果较差、成膜性能差。近几年的研究工作采用封闭SFPU预聚体的方法,即先合成SFPU预聚体,再进一步对预聚体进行封闭,确保了封闭型SFPU的高分子量和良好的成膜性。本文对封闭型PU的研究进展进行了综述,包括封闭型溶剂PU、封闭型水性聚氨酯(WPU)和封闭型SFPU这三类工艺,并讨论了封闭型PU的类型与合成、常用封闭剂、封闭-解封闭反应机理、解封闭温度的影响因素、解封闭温度的测定方法。最后总结了目前封闭型SFPU的优点和不足之处,指出解决其解封闭时封闭剂逸出、解封闭温度较高和黏度较大三大难点是该项技术应用进程中的关键。