合成聚氨酯夹芯板水分散体的原料多种多样,不仅包括溶剂型聚氨酯板所用的聚合物多元醇、二异氰酸酯、小分子多元醇霍多元胺扩链剂,还包括能让聚氨酯板均匀分散于水中的亲水基团及中和剂。
(1)多异氰酸酯多异氰酸酯是合成聚氨酯板的主要原料之一,主要作用是提供异氰酸酯基团(-NCO),使其与活泼羟基发生化学反应,形成聚氨酯板分子链中最主要的重复结构氨基甲酸酯基团。合成水性聚氨酯板所用的异氰酸酯主要分为两类:脂异氰酸酯与芳香族异氰酸酯。其中脂肪族聚氨酯板在耐候性、耐水性及抗黄变等方面比较优异,而芳香族聚氨酯板的力学性能则较好。
(2)聚合物多元醇聚合物多元醇是制备水性聚氨酯板的另一种基本原料,在水性聚氨酯板分子链中充当软段的作用。合成水性聚氨酯板所用的聚合物多元醇主要分为两类:聚酯多元醇与聚醚多元醇。在体系中加入聚酯多元醇与聚醚多元醇的混合物,可以平衡水性聚氨酯板的耐水性和成本。将聚酯二醇与聚醚二醇进行比较可知,聚酯二醇的耐水性较差,而力学性能则较好。值得说明的是,聚碳酸酯二醇制备的水性聚氨酯板产品有着较好的耐水解性能、耐热性和耐候性,但由于其价格相对较高,限制了其的广泛应用。通常情况下,会将聚碳酸酯二醇与其他聚酯或聚醚混用,从而在成本变化不大的情况下,更好的改善水性聚氨酯板的性能。
(3)扩链剂合成水性聚氨酯夹芯板所用的扩连剂主要分为亲水扩链剂和小分子扩链剂。其中,亲水扩链剂为聚氨酯板水分散体提供亲水基团,使其能进行自乳化并且能均匀稳定地分散于水中。亲水扩链剂根据亲水基团的种类可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两亲型。目前,应用较为广泛的是阴离子型亲水扩链剂。阴离子型亲水扩链剂一般分为羧基和磺酸基两类,是通过羟基或氨基与异氰酸酯基团发生反应,而加入聚氨酯板链段中的。小分子扩链剂种类很多,主要包括胺类扩链剂与醇类扩链剂两种。常用的醇类扩链剂有乙二醇、己二醇和 1,4-丁二醇,而胺类扩链剂通常有乙二胺和二乙烯三胺。由于二胺类扩链剂与异氰酸酯基团-NCO 的反应活性比较高,常常被用于乳化时的后扩链剂来使用。
(4)中和剂中和剂是一种能与亲水扩链剂进行中和反应,使其离子化,形成盐的一种试剂。在阴离子型水性聚氨酯板中,常用的中和剂有氢氧化钠、氨水、三乙胺等。其中,叔胺类试剂(如三乙胺)相对而言在稳定性和分散性等方面较好。在阳离子型水性聚氨酯板中,常用的中和剂有氢卤酸和有机卤化物。
(5)溶剂一般来说在制备聚氨酯夹芯板预聚体的过程中,随着反应程度的增加,分子量随之增大,体系黏度也相应增加,造成搅拌困难,这不仅会造成体系受热不匀,反应不均,更主要的是会影响预聚体在水中的分散,使得聚氨酯板水分散体系不够稳定。所以,需要适当地添加少量溶剂,对预聚体进行降黏。可供选择的溶剂包括丙酮、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮。
(6)催化剂反应中使用微量的催化剂就可以达到降低反应活化能的作用,从而能减少反应时间,加快反应进程。合成水性聚氨酯板常用的催化剂为有机锡类催化剂与胺类催化剂,常用的有机锡类催化剂由二月桂酸二丁基锡(DBTDL)和辛酸亚锡两种。
(7)水是水性聚氨酯板的分散介质,一般需要使用去离子水,以避免水中的矿物质对体系稳定性的影响。除此之外,水还能作为扩链剂与固化剂,当聚氨酯板预聚体在水中分散的同时,水也能与-NCO 反应,故,在合成水性聚氨酯板之前,所用的原料均需要彻底除水,否则会大大影响实验结果。