简介
为获得最佳的机械和加工特性，聚合物必须满足以下条件：
- 热塑性塑料必须具备平衡的主链结构；
- 热固性塑料必须具备平衡的主链和键合结构。
主链结构是由单体和预聚物决定的，但是，也可利用称为“扩链剂”的低分子量材料进行改性。
通过交联剂与两个独立高分子的官能反应，在高分子之间形成键合。
有些聚合物可在热塑性塑料状态或热固性塑料状态下使用，例如聚氨酯和聚乙烯。
 何为扩链剂和交联剂？
扩链剂和交联剂均为低分子多功能材料：
- 双功能产品可通过反应形成线性扩展结构，称为扩链剂。
- 三功能和多功能本体可通过反应形成立体晶格，称为交联剂。
实际上，两者的区分并不是如此明确，有些化学品既是扩链剂，又是交联剂。
图 1 扩链剂和交联剂的化学反应原理； 上为双功能性扩链剂的化学反应图，下为三功能性扩链剂的化学反应图。
扩链剂和交联剂有哪些用途？
扩链剂和交联剂用于生产多种聚合物，两者的应用既是相辅相成的，又存在着竞争。
- 扩展直链，以改进物理性质，同时不会产生热固性塑料的缺点（也没有热固性塑料的优点）。
- 扩展交联聚合物的直线嵌段，以改进物理性质。
- 将直链键合或硬化，以形成既有优点又有缺点的热固性塑料。
对于聚氨酯来说，可采用两类添加剂。预聚物与扩链剂或固化剂发生反应，从而形成最终聚合物。扩链剂与预聚物分子键合在一起，使分子量增加，此时，交联剂发生反应，形成完整的聚合物网络。
扩链剂对硬质和软质嵌段在聚氨酯聚合物中的分布产生直接的影响。结晶和交联的程度也受影响，具体根据扩链剂的结构以及扩链剂是否具有氨基功能或氢氧基功能而定。
热固性塑料链之间形成的键合会限制其移动性和相对位移，从而形成某些优点和弊端（见表 1）。
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优点
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弊端
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不熔性：热固性塑料受热会降解，降解时不会通过液态。
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交联过程会延长生产周期，而且往往需要加热，从而增加成本。
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一般来说，热固性塑料遇火时不滴淌，某种残存物理内聚需要阻隔效应。
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必须实现交联反应和成型之间的精确平衡，因此加工难度会增加。
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由于链移动有限，相对位移降低，因此，在温度升高时会导致模量保留。
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由于硬化反应不可逆转，致使废料不可回用。
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由于链之间键合限制高分子的相对位移，因此，因此可产生较好的蠕变行为。
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不可焊接。
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表 1: ：热固性塑料和热塑性塑料之间的优点和弊端比较&12290
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扩链剂举例
表2 将举出几个扩链剂和交联剂的例子。
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扩链剂
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交联剂
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酒精
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异氰酸盐
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胺
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胺 / 醯胺
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酸/脱水物
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有机过氧化物
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硅烷
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酸/脱水物
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氧化金属
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表2：扩链剂族和交联剂族
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各族扩链剂具有多种品类，以下引述部分品类（未全部引述）：
- 酒精基扩链剂。
- 脂肪族二醇
- 乙二醇
- 1,3-丙二醇
- 1,4-丁二醇，对于聚氨酯弹性体最为重要。
- 2,3-丁二醇
- 1,4-丁二醇
- 1,4-二羟基丁烷
- 1,5-戊二醇
- 1,6 己二醇
- 1,4-四甲基乙二醇
- 四亚甲基 1,4-二醇
- 芳香二醇：
- 1,4-二羟基-1,2,3,4-四氢化萘
- 氢醌二醚 - HQEE
- 多羟基化合物，适合于作为交联剂：
- 胺基扩链剂：初级和次级二氨和聚氨作为扩链剂和交联剂。芳香胺比脂肪胺有较高的反应性。芳香胺的反应受空间阻碍和电子提取取代的影响。
- 反应性二胺：
- 双功能伯胺主要作为扩链剂用于聚氨酯、聚脲和环氧树脂中，增强粘合特性
- 聚醚分支较长的胺，含乙氧基和丙氧基族
- 聚氧化丙烯二胺
- 脂肪族二胺掺合物
- 芳香二胺：
- DETDA –二乙基甲苯二胺
- 二氯-4,4′-二苯氨基甲烷（MOCA）
- 芳香二胺和MOCA掺合物
- 4,4'二氨基二苯甲烷
- 二氨基苯
- 二甲氧基二氨基联苯
- 二甲基二氨基联苯
- 二氨基联苯
- 二氯二氨基联苯
- 反应性三胺：反应性较强的扩链剂 / 交联剂，适用于聚氨酯。可作为改性剂和环氧固化剂。
- 其它扩链剂
- 甲基聚乙烯乙二醇胺掺合物，主要作为环氧树脂固化剂。
- 巯基丙酸和巯基丙酸盐在聚合反应中作为链转移剂和交联剂。
- 硅树脂扩链剂：Wacker SB 72扩链剂是一种次级丁胺硅烷，遇水和水分时会分解，形成初级脂肪胺，作为RTV-1-防渗漏剂胺交联的原材料。
遗憾的是，采用一种扩链剂和交联剂，不能获得所有优势。
聚氨酯的拉伸强度和压缩形变如图 2 、图 3 所示。其结果仅作为举例说明，不具备概括性：
- 受试胺增强了强度，同时也使压缩形变增高。
- 受试酒精强度降低，但是，压缩形变却更加有利&12290
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图 2：以聚氨酯为例说明不同扩链剂对拉力（ Tensile Strength ）与硬度（ Hardness）的影响。
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图 3: 聚氨酯为例说明不同扩链剂对压缩变形特性（Compression Set）和硬度（Hardness）的影响。
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交联剂举例
表 3 将举出几个有机交联剂的例子。
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异氰酸盐
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不同族中的多级异氰酸盐，例如: HDI, HMDI, IPDI, MDI, TDI, TMXDI?
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胺 / 醯胺
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Amicure? CG-325, 1200, 1400, NA
Ancamide 260A, 350A, 500, 502, 2424, 2482
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空气化工产品
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N4 胺 N,N'-双丙氨基乙烯基二胺
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巴斯夫
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Cardolite Lite 2001
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卡德莱
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Caytur? 21
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Crompton-Uniroyal Chemical
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有机过氧化物
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Luperox? 231M50, 231P50, 331M50, 331P50
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阿托菲纳有机过氧化物
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硅烷
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Silcat? 17 硅烷, VS-735/1, VS-928
XL-PEarl? 31 HDPE40 母体, XL-PEarl? 60 HDPE40 母体, XL-PEarl? 70 HDPE40 母体
XL-PEARL? 30 Blend, 31, 50, 51, 52, 53, 60, 70
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美国通用电气公司有机硅部
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酸/脱水物
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Amicure? UR, UR2T, UR-S
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空气化工产品
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表 3：有机交联剂举例
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结论
在影响基础聚合物和预聚物的机械、加工、成本等特性方面，扩链剂和交联剂是两大有效武器，两者有时是相辅相成的，有时是相互竞争的。
扩链剂属低分子量产品，将直链和链段键合以获得热塑性线性高分子。如果不采用交联剂，最终聚合物将保持热塑性塑料的优点（和缺点），即：分子量提高，结构改进。
交联剂将多个直链连接在一起，形成既有优点又存在不足的立体热固性塑料。热固性塑料链之间形成的键合对移动和相对位移形成限制，从而可增强高温稳定性，但同时会影响回用，而且无法焊接。
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