优化脂肪族聚氨酯（Aliphatic Polyurethane）的固化速度需综合考虑配方设计、催化剂选择、工艺条件等因素。以下是具体方法及注意事项，帮助在保证性能的前提下加速固化：


一、调整配方设计‌
1. ‌增加催化剂比例‌
推荐催化剂‌：
胺类催化剂‌：如Dabco® T-12（二月桂酸二丁基锡），添加量 ‌0.1%-0.5%‌（过量可能导致储存期缩短）。
有机锡类‌：如DBTDL（二月桂酸二丁基锡），针对HDI体系效果显著。
注意‌：催化剂需与固化剂（如HDI三聚体）相容，否则可能失效。
2. ‌选择高反应性固化剂‌
使用‌快干型脂肪族固化剂‌，如：
HDI三聚体‌（如Covestro Desmodur® N 3900）比缩二脲（如N 75）反应更快。
IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯）‌衍生物，固化速度比HDI快20%-30%。
3. ‌提高树脂活性基团比例‌
选择‌高NCO含量‌的预聚体树脂（如NCO% >6%），增加反应位点密度，缩短固化时间。
二、优化工艺条件‌
1. ‌升温固化‌
固化温度从常温（25℃）提升至 ‌60-80℃‌，可缩短固化时间 ‌50%-70%‌（例如：常温需24小时，80℃仅需30分钟）。
分层固化策略‌：底层低温预固化（40℃），表层高温快速固化（80℃），避免高温导致基材变形。
2. ‌紫外线（UV）辅助固化‌
添加少量‌光引发剂‌（如TPO或184），配合UV光照（波长365nm），可实现表面快速固化（5-10秒），适用于涂层工艺。
3. ‌湿度控制‌
环境湿度控制在 ‌50%-60%‌，湿度过高会与NCO基团反应生成脲，减缓交联速度。
三、配方添加剂辅助‌
1. ‌添加反应促进剂‌
环氧基硅烷‌：如KH-560（γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷），添加量0.5%-1%，增强界面反应活性。
酸酐类‌：如马来酸酐（用量0.3%-0.8%），可加速NCO与羟基反应。
2. ‌减少填料/溶剂比例‌
填充剂（如碳酸钙）比例过高会稀释反应基团浓度，建议控制在 ‌20%以下‌。
减少溶剂用量（如丁酮、环己酮），避免溶剂挥发导致微孔阻碍交联。
四、固化速度优化对比表‌
方法 加速效果 对性能的影响 适用场景
增加催化剂‌ ⭐⭐⭐⭐ 可能降低储存稳定性 涂料、胶粘剂
高温固化‌ ⭐⭐⭐⭐⭐ 能耗高，可能引起基材变形 厚涂层、工业化生产
UV辅助固化‌ ⭐⭐⭐⭐ 仅表面固化，深层需热辅助 透明涂层、印刷
高NCO预聚体‌ ⭐⭐⭐ 硬度高，柔韧性下降 耐磨鞋底、硬质涂层
五、常见问题与解决方案‌
问题 原因 解决方案
表面固化快，内部未干‌ 热量传递不足或催化剂分布不均 分层升温固化，或添加渗透性溶剂（如DMF）。
固化后起泡‌ 溶剂残留或湿气反应 减少溶剂用量，预干燥基材（60℃×30min）。
储存期过短‌ 催化剂过量或温度过高 加入阻聚剂（如对苯二酚，0.05%-0.1%）。
六、实用操作示例‌
快速固化鞋面涂层配方‌
树脂‌：脂肪族PU预聚体（NCO%=8%） ——60%
固化剂‌：HDI三聚体（Desmodur® N 3900） ——10%
催化剂‌：Dabco® T-12 ——0.3%
溶剂‌：丙二醇甲醚醋酸酯（PMA） ——25%
硅烷偶联剂‌：KH-560 ——1%
固化条件‌：80℃×20分钟，或常温×4小时。
七、注意事项‌
动态平衡‌：加速固化可能牺牲柔韧性或耐冲击性，需通过调整树脂软段比例补偿（如添加聚醚多元醇）。
测试验证‌：优化后需测试以下性能：
表干时间‌（指触法或压敏胶带测试）。
完全固化时间‌（硬度达到90%邵氏A的时间）。
抗黄变测试‌（QUV老化48小时对比）。
环保法规‌：部分催化剂（如有机锡）受欧盟REACH限制，需选择环保替代品（如铋类催化剂）。


通过上述方法，可显著提升脂肪族聚氨酯的固化效率，同时需根据具体应用场景平衡速度、成本及性能。建议从小试开始逐步调整，避免直接大规模生产引发风险。