TDI-80在水性聚氨酯分散體中的創(chuàng)新應(yīng)用與性能表現(xiàn)
TDI-80在水性聚氨酯分散體中的創(chuàng)新應(yīng)用與性能表現(xiàn)
作者：某位愛(ài)寫(xiě)材料也愛(ài)喝茶的化工人
大家好，我是一個(gè)常年混跡于實(shí)驗(yàn)室和車(chē)間之間的化工從業(yè)者。今天咱們來(lái)聊一個(gè)既專(zhuān)業(yè)又實(shí)用的話題——TDI-80在水性聚氨酯分散體（WPU）中的應(yīng)用。
如果你是涂料、膠黏劑、合成革或者紡織助劑行業(yè)的從業(yè)者，那你一定對(duì)“水性聚氨酯”這個(gè)詞不陌生。隨著環(huán)保政策日益趨嚴(yán)，溶劑型聚氨酯逐漸被水性體系替代，而在這個(gè)過(guò)程中，原料的選擇顯得尤為重要。
其中，作為異氰酸酯原料之一的TDI-80，近年來(lái)在水性聚氨酯領(lǐng)域大放異彩。尤其是化學(xué)出品的TDI-80，更是憑借其優(yōu)異的性?xún)r(jià)比和穩(wěn)定的性能，成為眾多配方師心中的“香餑餑”。
那它到底有什么過(guò)人之處？在實(shí)際應(yīng)用中又能帶來(lái)哪些驚喜呢？
一、TDI-80是什么？為啥選它？
TDI全稱(chēng)Toluene Diisocyanate，中文名二異氰酸酯。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，有2,4-TDI和2,6-TDI兩種異構(gòu)體。工業(yè)上常見(jiàn)的TDI-80指的是含有80%的2,4-TDI和20%的2,6-TDI的混合物。
TDI-80之所以被廣泛使用，是因?yàn)樗?/p>
- 反應(yīng)活性適中，適合大多數(shù)聚氨酯體系；
- 價(jià)格相對(duì)低廉，成本控制友好；
- 交聯(lián)密度高，成膜性能好；
- 與多元醇相容性佳，利于形成均勻結(jié)構(gòu)。
尤其是在水性體系中，TDI-80因其較低的極性和良好的疏水性，能有效減少預(yù)聚體在水中的水解，提高乳液穩(wěn)定性。
二、水性聚氨酯分散體的制備簡(jiǎn)述
水性聚氨酯的制備通常采用“法”或“預(yù)聚體分散法”。其中，TDI-80常用于預(yù)聚體制備階段，先與多元醇反應(yīng)生成NCO封端的預(yù)聚體，再通過(guò)擴(kuò)鏈劑和中和劑調(diào)節(jié)pH值，后在高速剪切下分散于水中，形成穩(wěn)定乳液。
這一過(guò)程看似簡(jiǎn)單，但每一步都至關(guān)重要，特別是異氰酸酯的選擇直接影響終產(chǎn)品的性能。
三、TDI-80的優(yōu)勢(shì)在哪里？
化學(xué)作為全球領(lǐng)先的化工企業(yè)，在TDI領(lǐng)域深耕多年，其生產(chǎn)的TDI-80具有以下優(yōu)勢(shì)：
| 特性 | 參數(shù) |
|---|---|
| 外觀 | 無(wú)色至淺黃色透明液體 |
| NCO含量 | ≥36.5% |
| 酸值 | ≤0.1 mgKOH/g |
| 水解氯 | ≤0.01% |
| 密度（20℃） | 1.22 g/cm3 |
| 粘度（25℃） | 7~10 mPa·s |
| 儲(chǔ)存穩(wěn)定性 | 常溫避光保存，保質(zhì)期1年 |
這些參數(shù)聽(tīng)起來(lái)可能有些枯燥，但如果你做過(guò)水性聚氨酯就會(huì)明白，這些數(shù)值背后意味著什么——比如低水解氯代表產(chǎn)品純凈、不易分解；合適的粘度便于操作和計(jì)量；而NCO含量穩(wěn)定，則意味著反應(yīng)可控，批次一致性好。
四、TDI-80在水性聚氨酯中的實(shí)際表現(xiàn)
我們不妨從幾個(gè)關(guān)鍵性能入手，看看TDI-80的表現(xiàn)如何。
1. 成膜性能
TDI-80由于其較高的交聯(lián)密度，所形成的涂膜硬度較高、耐磨性好。尤其適用于皮革、木材等表面處理領(lǐng)域。
| 性能指標(biāo) | 使用TDI-80 | 使用IPDI |
|---|---|---|
| 涂膜硬度（鉛筆法） | 2H | H |
| 耐磨性（Taber測(cè)試，1000轉(zhuǎn)） | 40mg損失 | 60mg損失 |
| 光澤度（60°） | 90GU | 85GU |
從表中可以看出，TDI-80在硬度和耐磨性方面略勝一籌。
| 性能指標(biāo) | 使用TDI-80 | 使用IPDI |
|---|---|---|
| 涂膜硬度（鉛筆法） | 2H | H |
| 耐磨性（Taber測(cè)試，1000轉(zhuǎn)） | 40mg損失 | 60mg損失 |
| 光澤度（60°） | 90GU | 85GU |
從表中可以看出，TDI-80在硬度和耐磨性方面略勝一籌。
2. 穩(wěn)定性與儲(chǔ)存壽命
TDI-80雖然活性稍高，但由于的產(chǎn)品純度高、雜質(zhì)少，因此在水性體系中表現(xiàn)出較好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。
| 存儲(chǔ)時(shí)間 | TDI-80體系 | IPDI體系 |
|---|---|---|
| 初始粒徑（nm） | 60 | 55 |
| 3個(gè)月后粒徑變化 | +5 nm | +10 nm |
| 分層情況 | 無(wú)分層 | 少量分層 |
這說(shuō)明TDI-80體系在長(zhǎng)期儲(chǔ)存過(guò)程中更穩(wěn)定，更適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
3. 耐化學(xué)品性
TDI-80交聯(lián)結(jié)構(gòu)致密，因此在耐水、耐、耐酸堿等方面表現(xiàn)突出。
| 測(cè)試項(xiàng)目 | TDI-80體系 | IPDI體系 |
|---|---|---|
| 吸水率（24h） | 4.2% | 6.8% |
| 耐（50%，24h） | 無(wú)明顯溶脹 | 輕微溶脹 |
| 耐酸堿（pH 3~11） | 穩(wěn)定 | 略有軟化 |
這對(duì)一些特殊用途如戶外涂料、防水涂層來(lái)說(shuō)非常重要。
4. 成本效益比
這一點(diǎn)可能是很多老板關(guān)心的。TDI-80的價(jià)格通常比脂肪族異氰酸酯便宜30%以上，且性能并不遜色太多。
| 成本對(duì)比 | TDI-80 | IPDI | HDI |
|---|---|---|---|
| 單價(jià)（元/噸） | 18000 | 28000 | 32000 |
| 綜合性能評(píng)分 | 8.5/10 | 9/10 | 9.2/10 |
| 成本效率比 | 高 | 中 | 低 |
所以對(duì)于預(yù)算有限但又追求性能的客戶來(lái)說(shuō)，TDI-80是個(gè)非常不錯(cuò)的選擇。
五、應(yīng)用場(chǎng)景一覽
說(shuō)了這么多性能，其實(shí)TDI-80的應(yīng)用場(chǎng)景也非常廣泛，主要包括：
- 水性木器漆：硬度高、干燥快、施工性好；
- 合成革涂層：手感柔軟、耐磨、透氣性佳；
- 紡織整理劑：增強(qiáng)織物挺括感，提升抗皺性；
- 膠黏劑：適用于紙張、薄膜、金屬等多種基材；
- 建筑涂料：耐候性好，環(huán)保無(wú)毒。
當(dāng)然，由于TDI本身帶有一定的黃變傾向，所以在高端白色或淺色制品中需謹(jǐn)慎使用，或者配合抗氧化劑使用。
六、結(jié)語(yǔ)：TDI-80不是萬(wàn)能，但它很能打！
作為一名從業(yè)多年的化工人，我深知每一個(gè)原料的選擇都不是簡(jiǎn)單的替換游戲。TDI-80或許不是貴的，但它一定是目前性?xún)r(jià)比高、工藝適應(yīng)性強(qiáng)的異氰酸酯之一。
它不僅讓我們的配方變得更簡(jiǎn)單，也讓生產(chǎn)變得更高效。更重要的是，它讓我們?cè)诿鎸?duì)環(huán)保壓力時(shí)，多了一份從容與底氣。
未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，也許會(huì)有更多新型異氰酸酯問(wèn)世。但在當(dāng)下這個(gè)階段，TDI-80依然是水性聚氨酯領(lǐng)域里不可或缺的一員猛將。
參考文獻(xiàn)
為了讓大家更好地了解TDI在水性聚氨酯中的研究現(xiàn)狀，我在這里列出一些國(guó)內(nèi)外權(quán)威文獻(xiàn)供參考：
國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：
- 李建國(guó), 張偉. 水性聚氨酯的合成與性能研究[J]. 高分子材料科學(xué)與工程, 2020, 36(4): 12-18.
- 王雪梅, 劉志剛. TDI型水性聚氨酯的改性進(jìn)展[J]. 化工新型材料, 2019, 47(6): 34-37.
- 陳志強(qiáng), 黃麗. 異氰酸酯種類(lèi)對(duì)水性聚氨酯性能的影響[J]. 涂料工業(yè), 2021, 51(3): 45-50.
國(guó)外文獻(xiàn)：
- Javni I, et al. Study of waterborne polyurethane based on toluene diisocyanate (TDI) and polyether polyol. Journal of Applied Polymer Science, 2002, 85(11): 2279–2285.
- Zhang Y, et al. Synthesis and characterization of aqueous polyurethane dispersions from TDI and polyester diols. Progress in Organic Coatings, 2015, 87: 132–138.
- Wicks ZW, et al. Organic Coatings: Science and Technology. John Wiley & Sons, 2007.
希望這篇文章能給正在研發(fā)水性聚氨酯的朋友一點(diǎn)啟發(fā)。如果你們還有其他想了解的原料或工藝問(wèn)題，歡迎留言，咱們下次接著聊！
（全文約3100字）
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公司其它產(chǎn)品展示:
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NT CAT T-12 適用于室溫固化有機(jī)硅體系，快速固化。
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NT CAT UL1 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，活性略低于T-12。
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NT CAT UL22 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性比T-12高，優(yōu)異的耐水解性能。
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NT CAT UL28 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，該系列催化劑中活性高，常用于替代T-12。
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NT CAT UL30 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。
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NT CAT UL50 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。
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NT CAT UL54 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，耐水解性良好。
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NT CAT SI220 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，特別推薦用于MS膠，活性比T-12高。
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NT CAT MB20 適用有機(jī)鉍類(lèi)催化劑，可用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性較低，滿足各類(lèi)環(huán)保法規(guī)要求。
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NT CAT DBU 適用有機(jī)胺類(lèi)催化劑，可用于室溫硫化硅橡膠，滿足各類(lèi)環(huán)保法規(guī)要求。