聚氨酯增硬剂，解决TPU材料硬度不足的问题，提升产品的耐刮擦和定型能力

各位朋友，大家好！我是老王，今天咱们聊聊一个在TPU应用领域里常常被提及，但又让人感觉有点“神秘”的话题——聚氨酯增硬剂。

TPU，全名热塑性聚氨酯弹性体，它就像塑料界的“变形金刚”，柔软有弹性，耐磨又抗撕裂，应用范围那是相当广泛，从我们脚下的鞋底，到手机的保护壳，再到汽车的零部件，到处都有它的身影。

但是，再完美的英雄也有弱点，TPU的硬度有时候就让人有点“捉急”。就像一个身怀绝技的武林高手，却少了一份“金刚不坏之身”，在一些需要高硬度、高耐刮擦性的场合，TPU就显得有点力不从心。

那么，问题来了，遇到这种情况怎么办呢？难道要放弃TPU这个“变形金刚”，另寻他路吗？当然不用！我们还有“秘密武器”——聚氨酯增硬剂！

一、 什么是聚氨酯增硬剂？

顾名思义，聚氨酯增硬剂，就是用来提升TPU硬度的添加剂。它就像一位“肌肉教练”，能让TPU的“骨骼”更加强壮，从而提升整体的硬度和耐刮擦性能。

但这个“教练”可不是随便什么人都能胜任的，它必须满足以下几个条件：

• 相容性好： 能与TPU良好地混合，不会出现“水土不服”的情况，导致产品分层或析出。
• 分散性好： 能均匀地分散在TPU基体中，不会出现“抱团取暖”的现象，影响增硬效果。
• 不影响其他性能： 在提升硬度的同时，尽量不影响TPU的其他优良性能，比如弹性、耐磨性等。
• 稳定性好： 在加工和使用过程中，不易分解、挥发，保持长期有效的增硬效果。

二、 聚氨酯增硬剂的分类

市面上的聚氨酯增硬剂种类繁多，就像武林中的各个门派，各有各的独门绝技。常见的分类方法有以下几种：

1. 按化学成分分类：

• 多元醇类增硬剂： 这类增硬剂通常是一些高官能度的多元醇，它们能与TPU的异氰酸酯反应，形成交联结构，从而提升硬度。 就像给TPU的“肌肉”增加了一层“钢筋”，使其更加坚硬。
• 异氰酸酯类增硬剂： 这类增硬剂则含有多个异氰酸酯基团，同样能与TPU的多元醇反应，形成交联结构。相当于在TPU的“骨骼”中加入了更多的“骨骼”，使其更加强壮。
• 小分子增硬剂： 这类增硬剂通常是一些小分子化合物，如苯甲酸酯类、邻苯二甲酸酯类等，它们能填充在TPU分子链之间，减少分子链的移动，从而提升硬度。好比在TPU的“肌肉”中填充了“沙袋”，使其更加紧实。
• 无机填料类增硬剂： 这类增硬剂通常是一些无机粉体，如二氧化硅、氧化铝、碳酸钙等，它们能提高TPU的刚性和耐磨性，从而提升硬度。如同在TPU的“皮肤”上涂了一层“盔甲”，使其更加坚硬耐磨。

2. 按物理形态分类：

• 液体增硬剂： 这类增硬剂通常是液态的，易于与TPU混合，分散性好。
• 固体增硬剂： 这类增硬剂通常是粉末状或颗粒状的，需要经过一定的预处理才能与TPU混合。

三、 聚氨酯增硬剂的作用机理

聚氨酯增硬剂之所以能提升TPU的硬度，主要是通过以下几种方式：

聚氨酯增硬剂之所以能提升TPU的硬度，主要是通过以下几种方式：

1. 增加交联密度： 多元醇类和异氰酸酯类增硬剂能与TPU反应，形成交联结构，使TPU分子链之间连接更加紧密，从而提升硬度。
2. 增加分子间作用力： 小分子增硬剂能填充在TPU分子链之间，增加分子间的范德华力，限制分子链的移动，从而提升硬度。
3. 提高刚性： 无机填料类增硬剂能提高TPU的刚性，使其在外力作用下不易变形，从而提升硬度。

四、 聚氨酯增硬剂的选用

选择合适的聚氨酯增硬剂，就像为TPU选择一位合适的“教练”，需要综合考虑以下几个因素：

1. TPU的种类： 不同的TPU，分子结构和性能特点不同，需要选择与之相容的增硬剂。
2. 产品的应用领域： 不同的应用领域，对产品的硬度和其他性能要求不同，需要选择能满足要求的增硬剂。
3. 加工工艺： 不同的加工工艺，对增硬剂的形态、分散性等要求不同，需要选择适合加工工艺的增硬剂。
4. 成本： 在满足性能要求的前提下，尽量选择性价比高的增硬剂。

五、 聚氨酯增硬剂的添加量

聚氨酯增硬剂的添加量，就像厨师做菜时放盐，放少了没味道，放多了又太咸。一般来说，增硬剂的添加量在TPU总质量的1%-10%之间。具体添加量需要根据TPU的种类、产品的应用领域以及增硬剂的种类和性能来确定。可以通过试验来确定佳添加量，以达到佳的增硬效果。

六、 聚氨酯增硬剂的应用实例

1. 鞋材： 在鞋底材料中添加聚氨酯增硬剂，可以提高鞋底的耐磨性和耐刮擦性，延长使用寿命。特别是对于运动鞋来说，一个耐磨的鞋底能让运动员更好地发挥水平。
2. 手机保护壳： 在手机保护壳材料中添加聚氨酯增硬剂，可以提高保护壳的硬度和耐刮擦性，更好地保护手机免受损伤。谁也不希望自己的手机“裸奔”几次就伤痕累累。
3. 汽车零部件： 在汽车内饰件和外饰件中添加聚氨酯增硬剂，可以提高零部件的耐磨性和耐候性，延长使用寿命。汽车可是咱们的“第二个家”，当然要好好保护。
4. 电线电缆： 在电线电缆的护套材料中添加聚氨酯增硬剂，可以提高护套的耐磨性和耐切割性，确保电线电缆的安全运行。安全用电，人人有责。
5. 工业脚轮： 在工业脚轮等需要高耐磨高承载的部件中，可以通过加入聚氨酯增硬剂的方式，来提高产品的承载能力和耐磨性能。

七、 使用聚氨酯增硬剂的注意事项

1. 分散性： 增硬剂必须充分分散在TPU基体中，否则会影响增硬效果。可以采用高速混合、超声波分散等方法来提高分散性。
2. 相容性： 增硬剂必须与TPU相容，否则会出现分层、析出等问题。在选择增硬剂时，要考虑其与TPU的相容性。
3. 稳定性： 增硬剂必须具有良好的稳定性，在加工和使用过程中不易分解、挥发。可以添加稳定剂来提高增硬剂的稳定性。
4. 安全性： 增硬剂必须符合相关的安全标准，对人体无害。在使用增硬剂时，要做好防护措施，避免直接接触。
5. 小批量测试： 大批量使用某种聚氨酯增硬剂之前，务必进行小批量测试，验证添加剂与TPU体系的相容性以及增硬效果，避免造成不必要的损失。

八、 总结

总而言之，聚氨酯增硬剂是解决TPU材料硬度不足问题的一把“利剑”，通过合理选择和使用增硬剂，我们可以大幅度提升TPU产品的硬度和耐刮擦性能，拓宽其应用范围。但同时也要注意，增硬剂的使用是一门技术活，需要综合考虑各种因素，才能达到佳的效果。希望今天的讲座能对大家有所帮助，让大家在使用TPU材料时，更加得心应手！

好了，今天就聊到这里，感谢大家的聆听！如果大家还有什么问题，欢迎随时提问，老王我一定知无不言，言无不尽！

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聚氨酯防水涂料催化剂目录

• NT CAT 680 凝胶型催化剂，是一种环保型金属复合催化剂，不含RoHS所限制的多溴联、多溴二醚、铅、汞、镉等、辛基锡、丁基锡、基锡等九类有机锡化合物，适用于聚氨酯皮革、涂料、胶黏剂以及硅橡胶等。

• NT CAT C-14 广泛应用于聚氨酯泡沫、弹性体、胶黏剂、密封胶和室温固化有机硅体系；

• NT CAT C-15 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，比A-14活性低；

• NT CAT C-16 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用和一定的耐水解性，组合料储存时间长；

• NT CAT C-128 适用于聚氨酯双组份快速固化胶黏剂体系，在该系列催化剂中催化活性强，特别适合用于脂肪族异氰酸酯体系；

• NT CAT C-129 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有很强的延迟效果，与水的稳定性较强；

• NT CAT C-138 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，中等催化活性，良好的流动性和耐水解性；

• NT CAT C-154 适用于脂肪族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，具有延迟作用；

• NT CAT C-159 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系，可用来替代A-14，添加量为A-14的50-60%；

• NT CAT MB20 凝胶型催化剂，可用于替代软质块状泡沫、高密度软质泡沫、喷涂泡沫、微孔泡沫以及硬质泡沫体系中的锡金属催化剂，活性比有机锡相对较低；

• NT CAT T-12 二月桂酸二丁基锡，凝胶型催化剂，适用于聚醚型高密度结构泡沫，还用于聚氨酯涂料、弹性体、胶黏剂、室温固化硅橡胶等；

• NT CAT T-125 有机锡类强凝胶催化剂，与其他的二丁基锡催化剂相比，T-125催化剂对氨基甲酸酯反应具有更高的催化活性和选择性，而且改善了水解稳定性，适用于硬质聚氨酯喷涂泡沫、模塑泡沫及CASE应用中。