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TPU耐候性改善
耐候性改善【1】
由TPU制得的产品(特别是芳香族TPU)在自然环境中长期使用或存放，受光（特别是紫外光）、热、氧和水分等影响，外观特性和物理机械性能等会大幅度下降，甚*失去实用价值。影响其外观和物理机械性能的因素主要是所采用的芳香族二异氰酸酯在紫外光照射后氧化形成双醌亚胺显色基团，进一步引起含芳基TPU的自动氧化降解，使TPU广泛地产生化学交联、变脆和不溶解，并使颜色由黄色变到棕色。而脂肪族TPU是色稳定的。改善其耐候性的方法主要有以下两种。
由TPU制得的产品(特别是芳香族TPU)在自然环境中长期使用或存放，受光（特别是紫外光）、热、氧和水分等影响，外观特性和物理机械性能等会大幅度下降，甚*失去实用价值。影响其外观和物理机械性能的因素主要是所采用的芳香族二异氰酸酯在紫外光照射后氧化形成双醌亚胺显色基团，进一步引起含芳基TPU的自动氧化降解，使TPU广泛地产生化学交联、变脆和不溶解，并使颜色由黄色变到棕色。而脂肪族TPU是色稳定的。改善其耐候性的方法主要有以下两种。
1．添加助剂
许多的研究报道，在TPU中添加合适的光稳定剂、氧化稳定剂和热稳定剂可达到改善其耐候性之目的。然而在添加这些稳定剂时还应作合理的选择和匹配。以避免这些添加剂产生相消效果。
添加效果较好的抗氧剂有Irganox 1010（Ciba）, Irganox 245（Ciba）;添加量一般为TPU量的0.1-1wt％。添加效果较好的光稳定剂有Tinuvin 328（Ciba）, Tinuvin 622（Ciba）、 Tinuvin531（Ciba）、Tinuvin9（Ciba）、添加量一般为TPU量的0.1-1wt％。
添加效果较好的颜色稳定剂有季戊四醇亚磷酸酯和季戊四醇二磷酸酯。前者对反应各组分的活性有一定影响，后者则无影响。具体牌号有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.),添加量一般为TPU量的0.01-0.5wt％。
许多的研究报道，在TPU中添加合适的光稳定剂、氧化稳定剂和热稳定剂可达到改善其耐候性之目的。然而在添加这些稳定剂时还应作合理的选择和匹配。以避免这些添加剂产生相消效果。
添加效果较好的抗氧剂有Irganox 1010（Ciba）, Irganox 245（Ciba）;添加量一般为TPU量的0.1-1wt％。添加效果较好的光稳定剂有Tinuvin 328（Ciba）, Tinuvin 622（Ciba）、 Tinuvin531（Ciba）、Tinuvin9（Ciba）、添加量一般为TPU量的0.1-1wt％。
添加效果较好的颜色稳定剂有季戊四醇亚磷酸酯和季戊四醇二磷酸酯。前者对反应各组分的活性有一定影响，后者则无影响。具体牌号有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.),添加量一般为TPU量的0.01-0.5wt％。
2.屏蔽
该法是在TPU中添加碳黑、白碳黑、钛白粉、碳酸钙等或色料，不仅对其色变和老化降解起屏蔽作用，而且还可降低成本。也可解释为高能射线在聚合物中产生自由基，这种自由基共价结合到自由边缘的“活性中心”或结合到含炭粒子的芳环上，不是降解，而是被照射的含炭基料结合在一起。添加量可根据不同的使用要求而定，一般为TPU量的1-50wt％。
该法是在TPU中添加碳黑、白碳黑、钛白粉、碳酸钙等或色料，不仅对其色变和老化降解起屏蔽作用，而且还可降低成本。也可解释为高能射线在聚合物中产生自由基，这种自由基共价结合到自由边缘的“活性中心”或结合到含炭粒子的芳环上，不是降解，而是被照射的含炭基料结合在一起。添加量可根据不同的使用要求而定，一般为TPU量的1-50wt％。
五、耐水性改善【1】
TPU中含有许多的极性基团，很容易吸收空气中的水分。所吸收的水分一方面起增塑剂的作用，会导致TPU的物性下降，但这种作用是可逆的,若将TPU充分干燥，所吸收的水能够从TPU中移出，其物性仍能恢复到未吸水前的水平；另一方面，在一定条件下，还会起降解作用，这个过程是不可逆的，这取决于软段的结构，对于聚醚型的软段，水解断键可能发生在醚键和氨酯基上，由于醚键很耐水解，所以多发生在氨酯基上。断键后生成两个短链，一个是端羟基，另一个是端氨基，此两种基团均对其进一步降解无催化作用。而聚酯型TPU，水解断键可能发生在酯基或氨酯基上，由于前者较后者更易于水解，且断键后生成两个短链，一个是端羟基，另一个是端羧基，羧基呈酸性，可进一步催化酯基的水解，从而加速降解。因此一般认为聚醚型TPU的耐水性较聚酯型TPU好。改善TPU的耐水性主要是改善聚酯型TPU的耐水性。可有以下几种方法：
TPU中含有许多的极性基团，很容易吸收空气中的水分。所吸收的水分一方面起增塑剂的作用，会导致TPU的物性下降，但这种作用是可逆的,若将TPU充分干燥，所吸收的水能够从TPU中移出，其物性仍能恢复到未吸水前的水平；另一方面，在一定条件下，还会起降解作用，这个过程是不可逆的，这取决于软段的结构，对于聚醚型的软段，水解断键可能发生在醚键和氨酯基上，由于醚键很耐水解，所以多发生在氨酯基上。断键后生成两个短链，一个是端羟基，另一个是端氨基，此两种基团均对其进一步降解无催化作用。而聚酯型TPU，水解断键可能发生在酯基或氨酯基上，由于前者较后者更易于水解，且断键后生成两个短链，一个是端羟基，另一个是端羧基，羧基呈酸性，可进一步催化酯基的水解，从而加速降解。因此一般认为聚醚型TPU的耐水性较聚酯型TPU好。改善TPU的耐水性主要是改善聚酯型TPU的耐水性。可有以下几种方法：
1．改变聚酯结构
（1）增加聚酯的碳链长度，可使其水解稳定性提高。在聚酯结构中引入支链，或引入刚性环结构。也可提高其水解稳定性。对于己二酸系列聚酯，用己二醇或新戊二醇合成的聚酯较乙二醇或丁二醇合成聚酯的耐水性好；由于聚烯烃二醇软段不能提供形成氢键所要求的强电负性元素，所合成得TPU具有优异得耐水解性，由于分子中存在双键，抗氧化性较差；采用聚己内酯二醇和聚碳酸酯二醇合成的TPU较聚己二酸酯系列的耐水性好，但成本却高出很多。
（2）采用由己二酸和对苯二甲酸按一定比例混合合成的聚酯具有较好的耐水性；
（3）在聚酯结构中引入一定比例的聚醚可以是无规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） 合成聚酯的过程中，控制其酸值在0.1以下，也可维持其性能基本稳定。
2．添加抗水解稳定剂
在聚酯型TPU中加入聚碳化二亚胺（PCD）可改善其耐水性。其机理是聚酯所含羧基和水解所产生的羧基与PCD反应，生成酰脲衍生物，从而使羧基的自动催化作用中止，又由于每个PCD分子含有多个碳化二亚胺，它能够将断链形成的端羧基聚合物重新连接起来，从而起到修补链的作用。常用的抗水解剂是Stabaxol P200(Bayer),用量是多元醇量的0.5-2.5wt％。
在聚酯型TPU中加入聚碳化二亚胺（PCD）可改善其耐水性。其机理是聚酯所含羧基和水解所产生的羧基与PCD反应，生成酰脲衍生物，从而使羧基的自动催化作用中止，又由于每个PCD分子含有多个碳化二亚胺，它能够将断链形成的端羧基聚合物重新连接起来，从而起到修补链的作用。常用的抗水解剂是Stabaxol P200(Bayer),用量是多元醇量的0.5-2.5wt％。
