1  水解

    众所周知, 一般的聚氨酯弹性体耐水性不佳。弹性体有一定的吸水性, 水分子与聚氨酯弹性体的极性基团形成氢键,削弱了弹性体中自身分子之间的氢键, 因而使弹性体的物理机械性能降低。这种作用是可逆的, 当水分去除后, 其性能又可恢复。但弹性体中发生的水解作用是不可逆的。

聚氨酯弹性体的水解, 是水与聚氨酯弹性体 中的某些基团发生反应而产生的降解, 这些基团是氨酯基、脲基、酯基、缩二脲基、醚基等。几种基团的水解过程见式( 5) ^[7]。http://s5/mw690/003hAHSlzy6IDLGRgq064&690
 

    水解作用造成聚氨酯弹性体 主链的断裂, 且产生羧基, 它是水解作用的催化剂, 进一步催化聚氨酯弹性体 的水解。另外, 聚氨酯弹性体 中各极性基团的水解稳定性强弱是不同的, 按以下顺序递减^[1] : 醚基 氨基甲酸酯基> 脲基> 缩二脲基􀀁 酯基。聚氨酯弹性体 中的基团以醚基与酯基居多, 醚基的耐水解稳定性远远大于酯基。酯基水解产生羧酸, 它能促进水解反应的进行, 而醚基则不然。因此, 聚醚型聚氨酯弹性体的耐水性比聚酯型聚氨酯弹性体 好。一般而言, 改善聚氨酯弹性体 的耐水性是针对聚酯型聚氨酯弹性体 而言的。

2  水解稳定剂

    要改善聚氨酯弹性体 的水解稳定性, 加入水解稳定剂是一种有效的途径。最常用的水解稳定剂有碳化二亚胺及其衍生物^[1] 和环氧化合物^[8] 。碳化二亚胺类水解稳定剂是含有不饱和N =C= N 键的一类化合物。这类水解稳定剂有两种: 一是单碳化二亚胺; 二是低分子量的聚碳化二亚胺, 如德国拜耳公司的产品Stabaxol PCD。

为了防止异氰酸酯与碳化二亚胺发生成环反应,应选用在N= C =N 邻位上有空间位阻的碳化二亚胺类水解稳定剂。

     碳化二亚胺的水解稳定机理是: 它与水解产生的羧基反应生成稳定的酰脲, 以抑制羧基对水解的催化作用, 见式(6) 。对于因水解而导致的断链, 聚碳化二亚胺还有一定的修补作用。

http://s5/mw690/003hAHSlzy6IDLIT4Og24&690

http://s13/mw690/003hAHSlzy6IDLMwsTqbc&690

     一方面, 环氧基与水解所产生的羧基反应, 生成羟基, 从而抑制了羧基对水解的催化作用。另一方面, 环氧基还与羟基反应, 使得由于水解产生的断链重新连接起来。与碳化二亚胺类水解稳定剂相比, 环氧化合物水解稳定剂对聚氨酯弹性体 的稳定作用更彻底, 而且它们可用于聚醚型聚氨酯弹性体 中。

在高温高湿下环氧化合物对聚氨酯弹性体 的水解稳定作用比碳化二亚胺的好。环氧类水解稳定剂的用量较大, 一般为1. 5% ~ 8%, 这是其一个缺点。

参考文献：

【1】 山西省化工研究所. 聚氨酯弹性体. 北京: 化学工业出版社, 1985.41 页, 66 页, 148 页

【7】 Schollenberger C S, Stewart F D. Thermoplastic Polyurethane HydrolysisStabilit y. J Elast oplast, 1971, 3( 3) : 28

【8 】朱玉磷, 王淑荣. 聚氨酯橡胶水解稳定剂 环氧化合物. 合成橡胶工业, 1990, 13( 2) : 138