德國巴斯夫Elastollan Konz704 TPU異氰酸酯種類的影響
常用的二異氰酸酯有：甲苯二異氰酸酯（TDI）、4，4’-二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）、1，6-六亞甲基二異氰酸酯（HDI）等，其中MDI分子質(zhì)量較大，常溫呈固態(tài)，其分子結(jié)構(gòu)中含有2個剛性苯環(huán)，且結(jié)構(gòu)對稱，由MDI合成的膠粘劑具有較高的內(nèi)聚力；TDI分子質(zhì)量較小，常溫呈液態(tài)，有刺激性氣味；HDI屬脂肪族二異氰酸酯，反應(yīng)活性較差。考慮到膠粘劑性能、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)等諸因素，選用MDI較為適宜。
基于聚氨酯（PU）分子結(jié)構(gòu)的可設(shè)計性和可裁剪性，其制品的物理、化學(xué)性能具有較寬的可調(diào)整的范圍，被廣泛用于彈性體、纖維、涂料、合成革、泡沫塑料、建筑材料、醫(yī)用材料以及膠粘劑和密封劑等制品。長期以來，作為膠粘劑、涂料和合成革等使用時均是溶劑型的，釋放出的揮發(fā)性溶劑極大地傷害制造和使用者的身體健康，破壞生態(tài)環(huán)境、增高PM2.5指數(shù)，引起不**隱患。
于上世紀(jì)40年代問世的水性德國巴斯夫Elastollan Konz704 TPU，以水代替溶劑作介質(zhì)，極大地降低了揮發(fā)性物質(zhì)的逸出，屬環(huán)保型制品。據(jù)近期Bayer測算，若全球鞋用膠粘劑全改為水性的，則每年有機(jī)溶劑排放量將減少20萬t。經(jīng)各方努力開發(fā)，至70年代WPU成為重要工業(yè)品。隨著環(huán)保意識的逐步增強(qiáng)，各國政府的環(huán)保法規(guī)也日益嚴(yán)格，進(jìn)入90年代，德、美、日等國紛紛將WPU研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，應(yīng)用領(lǐng)域也隨之不斷擴(kuò)展，由涂料、皮革涂飾和織物整理逐漸擴(kuò)展到膠粘劑、手套處理、真空吸塑、汽車內(nèi)飾件粘接、人造板和木材涂裝加工、廚房和家具PVC裝飾膜貼面、食品軟包裝膜復(fù)合、鞋底/鞋幫貼合以及玻璃纖維集束等，需要量以每年8%～10%速度遞增。這不僅是順應(yīng)環(huán)保要求，更重要的是在理論指導(dǎo)、合成技術(shù)、生產(chǎn)工藝和應(yīng)用實踐等方面均獲得長足發(fā)展，使WPU產(chǎn)品的某些性能可與溶劑型聚氨酯（SPU）媲美。鑒此，數(shù)個跨國公司紛紛新建或擴(kuò)建WPU生產(chǎn)裝置，以滿足今后幾年快速增長的需求量。
進(jìn)入21世紀(jì)，溶劑價格飆升，環(huán)保法規(guī)又日益完善，使WPU應(yīng)用技術(shù)獲得進(jìn)一步重視，且進(jìn)入一重要發(fā)展時期。10年間其消費量保持6%/a以上增長。2010年全球消費量約37.5萬t，其中歐洲為12.5萬t，占33%份額；北美自由貿(mào)易區(qū)為7萬t，占19%；日本為2.3萬t，占6%。我國在2010年已突破11.8萬t，占全球31%份額，年消費量平均增長8%以上。
與溶劑型相比，德國巴斯夫Elastollan Konz704 TPU具有較多特點，但也存在某些缺點。例如：（1）水的蒸發(fā)潛熱高，干燥遲緩，能量消耗大；（2）水的表面張力大，對基材表面潤濕性欠佳，活化溫度高，初粘性低；（3）含水量大，不耐低溫；（4）基料分子內(nèi)部具有親水基團(tuán)，耐水性不理想；（5）常用二羥甲基丙酸（DMPA）作親水劑，它與WPU合成原料不混溶，常需添加與水混溶的N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP），但其沸點高，制備后無需除去，留于制品中。近年國外報道，NMP屬刺激性和毒性物質(zhì)。歐盟相關(guān)組織決定，NMP質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于5%的配方均歸入毒性類。國外某些公司已在研發(fā)改用、少用或不用溶劑的制備工藝；或改變原料配方，降低預(yù)聚物黏度；或改用能溶于較高溫多元醇中的二羥甲基丁酸（DMBA）作親水劑，從而可大幅度降低NMP用量，甚至不用。
近年來，認(rèn)為相對有效地提高WPU施用耐久性的方法是以聚丙烯酸酯（PAc）、聚硅氧烷（PSiO）、環(huán)氧樹脂（PE）、聚碳酸酯（PCDL）或含氟樹脂等進(jìn)行雜化改性，以提高WPU膠層的光澤、耐水、耐油、耐污、耐熱以及生物相容等性能。本文主要介紹聚碳酸酯二元醇（PCDL）雜化WPU以改進(jìn)其性能的近期進(jìn)展。
德國巴斯夫Elastollan Konz704 TPU特性
德國巴斯夫Elastollan Konz704 TPU基體是由軟、硬段部分構(gòu)成，軟段多為聚酯或聚醚多元醇，有的屬非極性物，賦予WPU柔韌性。聚酯多元醇在WPU合成中占較大份額，所得制品耐熱、耐候，但其弱點是聚酯分子中含有羧基基團(tuán)，極易水解。聚醚多元醇所得制品的柔韌性、伸縮性優(yōu)異，雖能耐水解，但耐熱及耐光性差，拉伸強(qiáng)度也較低，且不耐氧化。2者均難滿足現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展對材料性能的嚴(yán)格要求。
20世紀(jì)70年代左右，德國巴斯夫Elastollan Konz704 TPU已開始用于PU材料的合成。因原料價格昂貴，技術(shù)不成熟，發(fā)展緩慢。近年新型工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，急需高質(zhì)量新型材料的支撐，由此德國巴斯夫Elastollan Konz704 TPU作為新型聚酯類多元醇受到多方重視，并進(jìn)行開發(fā)。
該分子鏈中含有脂肪族亞烷基和碳酸酯基重復(fù)單元，由于碳酸酯鍵分子間的內(nèi)聚力較強(qiáng)，由它合成的PU具有較高的熔點和玻璃化溫度（Tg）；耐水解、耐低溫、耐老化、耐候、耐油、耐磨、耐霉菌等性能以及力學(xué)性能和生物相容性等均較優(yōu)越，制品使用壽命較長，具有較好彈性、較高力學(xué)性能。
聚酯與聚碳酸酯雖均歸屬于酯基類化合物，2者在水解穩(wěn)定性方面存在的明顯差異，很可能是由于碳酸酯鍵的水解生成易消失的CO2，在聚合物中無酸的積聚，即不會發(fā)生自動加速水解。
與傳統(tǒng)的聚酯或聚醚型WPU相比，PCDL-WPU具有良好的耐水、耐候、耐化學(xué)品性以及較高的低溫柔韌性，且具有一定的**特性；因此以該種聚酯多元醇制備WPU的研究，逐漸成為近年來WPU研究領(lǐng)域的熱點。
PCDL價格昂貴，因此僅在高性能可盈利市場推廣應(yīng)用。近期開發(fā)出較廉價的產(chǎn)品后，PCDL型WPU的開發(fā)備受關(guān)注，成為國內(nèi)外研究開發(fā)的熱點，并逐漸更多地應(yīng)用于WPU的合成領(lǐng)域。