助劑是橡膠工業(yè)的重要原料，用量雖小，作用卻甚大，聚氨酯彈性體從合成到加工應(yīng)用都離不開(kāi)助劑，按所起作用的不同，可分合成體系、改性及操作體系、硫化體系及防護(hù)體系四類(lèi)助劑。 

合成助劑

01催化劑及阻聚劑    

在聚氨酯彈性體的合成中，為了加快主反應(yīng)的速度，往往需要加入催化劑，常用的催化劑有叔胺和有機(jī)錫兩類(lèi)，叔胺類(lèi)有三乙烯二胺、三乙胺、三甲基芐胺、二甲基乙醇胺、嗎啡啉等，其中以三乙烯二胺重要；有機(jī)錫類(lèi)有辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫等。此外，還有有機(jī)汞、銅、鉛和鐵類(lèi)，以有機(jī)鉛、汞為重要，如辛酸鉛和乙酸苯汞等。有機(jī)二元酸，如己二酸、壬二酸可作為聚醚型聚氨酯澆注橡膠的催化劑。

02擴(kuò)鏈劑和擴(kuò)鏈交聯(lián)劑    

在聚氨酯彈性體的合成中，擴(kuò)鏈劑是指鏈增長(zhǎng)反應(yīng)必不可少的二元醇類(lèi)和二元胺類(lèi)化合物；而擴(kuò)鏈交聯(lián)劑指的是既參與鏈增長(zhǎng)反應(yīng)，又能在鏈節(jié)間形成交聯(lián)點(diǎn)的化合物，如三元醇和四元醇類(lèi)、烯丙基醚二醇等。澆注型聚氨酯彈性體除烯丙基醚二醇不適用外，其他擴(kuò)鏈或擴(kuò)鏈交聯(lián)劑都可以使用，熱塑性聚氨酯彈性體僅使用二醇類(lèi)；混煉型聚氨酯彈性體既可使用二醇也可用烯丙基醚二醇類(lèi)。

改性劑操作助劑

此類(lèi)助劑中有的能改進(jìn)制品性能和外觀，有的可改善操作工藝，如增塑劑、減磨劑、潤(rùn)滑劑、填充劑、著色劑和脫模劑。  

01增塑劑       

增塑劑主要用于聚氨酯混煉膠中，使用目的是增加混煉膠的可塑性，改善加工性能及硫化膠的低溫性能，降低硫化膠的硬度及定伸強(qiáng)度。增塑劑的用量不宜過(guò)大，否則會(huì)降低硫化膠的耐磨性能。

聚氨酯橡膠具有強(qiáng)極性，所以一般選用極性增塑劑。苯二甲酸酯類(lèi)、磷酸酯類(lèi)、脂肪族醇酸類(lèi)和其他樹(shù)脂，如苯二甲酸二甲氧基乙二醇酯、磷酸三甲苯酯、苯二甲酸二丙二醇酯、三乙二醇二壬酸酯、古馬隆-茚樹(shù)脂等。有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明：用癸二酸二辛酯時(shí)，硫化后有噴出現(xiàn)象；用古馬隆樹(shù)脂時(shí)，拉伸強(qiáng)度較高，永久變形小，但硬度降低明顯；用亞磷酸三甲酚酯時(shí)，拉伸強(qiáng)度次于用古馬隆樹(shù)脂，但硬度降低較明顯。  

02減磨劑    

在某些特殊的場(chǎng)合下，為了降低聚氨酯彈性體的摩擦系數(shù)，進(jìn)一步提高耐磨性，需在聚氨酯彈性體中加入減磨劑，如硅油、二硫化鉬、二硫化鈦、石墨和四氟乙烯等，這種改性材料具有自潤(rùn)滑性能，用作軸承、軸套等部件，有很大經(jīng)濟(jì)意義。  

03潤(rùn)滑劑    

聚氨酯彈性體所用的潤(rùn)滑劑，主要用于熱塑性和混煉型彈性體的加工過(guò)程中，常用的有硬脂酸及其鹽類(lèi)、石蠟類(lèi)、硬脂酰胺類(lèi)。  

04脫模劑    

脫模劑是生產(chǎn)三種類(lèi)型聚氨酯彈性體制品時(shí)都離不開(kāi)的操作助劑。聚氨酯是強(qiáng)極性高分子材料，它與金屬和極性高分子材料的粘結(jié)力很強(qiáng)，不用脫模劑，制品很難從模具中脫出。

常用的脫模劑有硅橡膠、硅酯、硅油、皂類(lèi)以及石蠟等，也可以選用非極性高分子材料如聚四氟乙烯、硅橡膠、聚苯乙烯、聚乙烯等材料制作模具，以免去擦涂或噴涂脫模劑工序。

05填充劑    

填充劑是為了降低制品成本和改善耐熱性，減少收縮率和熱膨脹系數(shù)等某些性能而加入的。在混煉型聚氨酯橡膠中往往要加入20-30份炭黑，其目的不是為了補(bǔ)強(qiáng)，而是在保持橡膠物理機(jī)械性能基本不變的前提下降低制品的成本。

隨著炭黑加入量的增加，膠的拉伸強(qiáng)度與伸長(zhǎng)率逐漸減小，硬度則直線(xiàn)上升，不同規(guī)格的炭黑對(duì)強(qiáng)度等性能的影響也不同，以易混槽黑為好，其次是耐磨炭黑，半補(bǔ)強(qiáng)炭黑較差。其他填充劑如陶土、白炭黑、碳酸鈣、硫酸鋇等也可采用。

06著色劑    

聚氨酯彈性體制品五顏六色，美觀大方的外觀靠的是著色劑。著色劑有兩種，有機(jī)染料和無(wú)機(jī)顏料，有機(jī)染料大部分用于熱塑性聚氨酯制品中，裝飾美化注射件和擠出件。

彈性體制品的著色一般有兩種方式：一種是將顏料等助劑和低聚物多元醇研磨成色漿母液，然后將適量的色漿母液與低聚物多元醇攪拌混合均勻，再經(jīng)加熱真空脫水后與異氰酸酯組分反應(yīng)生產(chǎn)制品，如熱塑性聚氨酯色粒料和彩色鋪裝材；

另一種方法是將顏料等助劑和低聚物多元醇或增塑劑等研磨成色漿或色膏，經(jīng)加熱真空脫水，封裝備用。使用時(shí)，將少許色漿加入預(yù)聚物中，攪拌均勻后再與擴(kuò)鏈交聯(lián)劑反應(yīng)澆注成制品。此法主要用于MOCA硫化體系，色漿中顏料含量約占10%-30%，制品中色漿的添加量一般在0.1%以下。

硫化助劑

硫化助劑主要是指硫化劑和促進(jìn)劑，僅在混煉型聚氨酯彈性體中應(yīng)用。硫化劑包括異氰酸酯、過(guò)氧化物和硫磺三類(lèi)。異氰酸酯類(lèi)中常用的有TDI及其二聚體、MDI二聚體及PAPI等，生成的交聯(lián)鍵是脲基甲酸酯鍵，由于二異氰酸酯的揮發(fā)性大，易與水反應(yīng)，且有毒性，故使用中要注意安全并防止水分進(jìn)入混煉膠中。

用異氰酸酯作硫化劑的優(yōu)點(diǎn)是耐磨性好，強(qiáng)力和硬度較高；過(guò)氧化物硫化劑中以過(guò)氧化二異丙苯（DCP）用得普通，其他品種有叔丁基過(guò)氧化異丙苯、過(guò)氧化二苯甲酰等二烷基、烷基、芳烷基和二芳烷基過(guò)氧化物，硫化溫度以140-150℃為宜。

用過(guò)氧化物硫化劑與用異氰酸酯作硫化劑的混煉膠相比，前者可大大減少早期硫化，延長(zhǎng)混煉膠的貯存時(shí)間，其硫化膠具有良好的動(dòng)態(tài)性能，壓縮永久變形小，硬度稍低，強(qiáng)度適中，彈性和耐老化性能均較好，缺點(diǎn)是不能用蒸汽直接硫化，撕裂強(qiáng)度和耐溫性能較差，有氣味；當(dāng)聚氨酯混煉膠結(jié)構(gòu)中含有不飽和鏈段時(shí)，可以采用硫磺硫化。

穩(wěn)定體系助劑

為防止聚氨酯橡膠的老化，延長(zhǎng)制品使用壽命，可采用添加熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、水解穩(wěn)定劑、防毒劑和阻燃劑等配合劑。  

01熱穩(wěn)定劑    

 一般的聚氨酯橡膠耐熱氧化性能不太好，受熱易氧化變色，影響制品的外觀和性能，所以抗氧劑在聚氨酯原料中間體及制品生產(chǎn)中是常用的助劑，用得較多的有2,6-叔丁基-4-甲基苯酚（抗氧劑-264）、四（4-羥基-3，5-二叔丁基苯基丙酸）季戊四醇酯（抗氧劑-1010）、3，5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸十八酯（抗氧劑-1076）、亞磷酸三苯酯（TPP）、亞磷酸三壬基苯酯（TNP）等。  

02光穩(wěn)定劑    

又稱(chēng)紫外線(xiàn)吸收劑，可顯著提高芳族異氰酸酯型聚氨酯的光穩(wěn)定性，常用的光穩(wěn)定劑有二苯甲酮類(lèi)、苯并三唑類(lèi)和哌啶類(lèi)，如2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮（UV-9）、2，2’-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮（UV-24）、2（2-羥基-3’，5’-二叔丁基苯基）-5-氯代苯并三唑（UV-328）、雙（2，2，6，6-四甲基哌啶）癸二酸酯等。  

03水解穩(wěn)定劑    

 聚酯型聚氨酯橡膠在潮濕環(huán)境下特別是熱水中使用時(shí)，必須添加水解穩(wěn)定劑，工業(yè)上廣泛應(yīng)用的水解穩(wěn)定劑是碳化二亞胺類(lèi)化合物。由德國(guó)萊茵化工廠生產(chǎn)的碳化二亞胺（PCD）有兩個(gè)牌號(hào)：Stabaxol-1（單碳化二亞胺）和Stabaxol-P（聚碳化二亞胺），前者分子質(zhì)量較低，熔程40-50℃，主要以熔融狀態(tài)用于聚酯型液態(tài)聚合物，如澆注型聚氨酯、聚氨酯涂料中；后者的分子質(zhì)量較高，用于熱塑性和混煉型聚氨酯彈性體中。

04防霉劑

聚醚型聚氨酯彈性體的防霉菌能力很強(qiáng)，為0-1級(jí)，基本上不受微生物侵蝕，不會(huì)生長(zhǎng)霉菌；而聚酯型和聚ε-己內(nèi)酯型聚氨酯橡膠在濕熱和陰暗的環(huán)境下容易受微生物侵蝕而長(zhǎng)霉，尤其是聚ε-己內(nèi)酯型聚氨酯橡膠長(zhǎng)霉情況更嚴(yán)重，為此必須添加防霉劑。

常用的防霉劑有8-羥基喹啉，8-羥基喹啉酮、五氯苯酚、五氯酚鈉、四氯4-（甲基磺酰）吡啶、水楊酰替苯胺、雙（三正丁基錫）氧化物、乙酸苯汞等。添加分?jǐn)?shù)為0.1%-1%。

選用防霉劑時(shí)要兼顧其防霉效果及對(duì)人體的低毒性和對(duì)環(huán)境的無(wú)污染等因素，以8-羥基喹啉酮為例，添加0.2%，防霉等級(jí)為1-2級(jí)，對(duì)制品物理機(jī)械性能無(wú)明顯影響，殺菌力強(qiáng)而對(duì)人體毒性低（LD50=500-16000mg/kg），但有著色性。  

05阻燃劑    

材料的阻燃等級(jí)通常用氧指數(shù)來(lái)衡量：一級(jí)阻燃材料的氧指數(shù)>38，二級(jí)阻燃材料的氧指數(shù)>25。普通聚氨酯彈性材料的氧指數(shù)為19-20，屬于可燃物質(zhì)。當(dāng)聚氨酯用于家具、建筑、汽車(chē)、鋪裝材料時(shí)，必須達(dá)到二級(jí)以上阻燃標(biāo)準(zhǔn)。

因此，阻燃劑在聚氨酯制品中的應(yīng)用相當(dāng)普遍，而且是用量大的配合劑，約占聚氨酯所加配合劑總量的1/3。阻燃劑分無(wú)機(jī)和有機(jī)兩類(lèi)，無(wú)機(jī)阻燃劑常含有鋁、硼、鋅、銻等元素，如氫氧化鋁、水合氧化鋁、硼酸鹽、氧化鋅、三氧化二銻等，其優(yōu)點(diǎn)是阻燃效果好，價(jià)廉，不產(chǎn)生煙霧，缺點(diǎn)是呈固態(tài)，密度大，給計(jì)量、輸送、混合設(shè)備提出的要求較高，使用不太方便。

小結(jié)

各類(lèi)化學(xué)助劑在精細(xì)化學(xué)品領(lǐng)域中占有重要的地位，雖然其用量并不大，但品種極多，用途很廣，而且附加值高，國(guó)內(nèi)外許多公司都在致力開(kāi)發(fā)新的助劑品種，特別是功能型助劑。聚氨酯是新興的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，綜合性能優(yōu)異，應(yīng)用范圍正在擴(kuò)大。

但是，在聚氨酯彈性材料試制與生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)前國(guó)內(nèi)廠家對(duì)功能性助劑的應(yīng)用尚不廣泛，對(duì)通過(guò)加入助劑改善制品性能的要求也不甚迫切，這說(shuō)明在認(rèn)識(shí)上還有差距，科研試制單位應(yīng)先走一步，將更多價(jià)廉物美的新品種助劑用到聚氨酯彈性體中，為加速我國(guó)聚氨酯彈性材料的發(fā)展作貢獻(xiàn)。