PCL的合成原理与结构性能分析

了解漆面保护膜的朋友都知道，目前市面上主流的高端漆面保护膜品牌使用的材料基本是脂肪族聚己内酯TPU，因为相比其他TPU，脂肪族聚己内酯TPU的耐黄变、耐水解等性能更加优异。

聚己内酯多元醇（PCL）是合成脂肪族聚己内酯TPU的一种重要原料，供应、价格和差异化是当前聚己内酯型TPU车衣的最大痛点，湖南聚仁化工新材料科技有限公司通过扩大产能及产品定制化为行业带来最新解决方案。

第三届汽车膜行业论坛的演讲嘉宾湖南聚仁 副总经理 杨华仁进行了《PCL性能分析及产业化》的主题演讲。

演讲中，杨总通过专业的分子结构与合成原理分析，带大家了解聚己内酯多氨醇（PCL）的优异性能。以下是演讲视频部分片段，观看完整版请关注公众号：艾邦车衣膜论坛（ID：abppf_com），回复关键词：20230607

首先，己内酯是六个碳的环状结构，箭头方向处的酯键打开之后就是六个碳的直链结构，这种结构具有非常好的柔韧性，尤其是低温柔韧性，因为碳链之间可以自由活动。

聚己内酯多氨醇其实它仍然属于聚酯多氨醇，只是它是一种极其特殊的聚酯多氨醇，因为是己内酯所以同时拥有优异的低温柔韧性。

再看聚己内酯多氨醇的合成，跟常规的聚酯有什么区别？箭头方向的酯键打开，左边接上小分子的起始剂，右边接上氢、重新形成一个羟基，这就形成了聚己内酯多氨醇。这种独特的开环聚合的好处在于没有副产物，而常规的聚酯多氨醇合成时会产生水、酸等副产物。

因为开环聚合不产生酸或水，所以聚己内酯多氨醇的酸值、含水量可以很低。酸值可以控制在0.05 以内，几乎没有酸；水分可以控制在 200 ppm以内，几乎没有水。所以使用聚己内酯多氨醇做成的产品最终的使用性能尤其耐老化性能非常的好。另外由于己内酯很活泼，所以它开环聚合使用的催化剂含量极低。

再就是聚己内酯多氨醇具有非常窄的分子量分布，好处就是做出来的产品稳定性非常的好。最后所有的羟基全是伯羟基。

• 缩聚反应通常在较高的温度下进行，往往伴有基团消去、化学降解、链交换等副反应。
• 逆反应水解就是化学降解之一，尤其在酸性/含水/催化剂/等环境下，使聚合物分子量降低，力学性能大幅下降。

这就是使用聚酯的车衣膜经过一两年，尤其是夏天的高温之后，最终膜的力学性能会大幅下降的原因。

再看一下聚己内酯多氨醇的合成，需要三种原料：起始剂、己内酯单体、催化剂。起始剂不一样，做成的聚己内酯多氨醇的型号完全不一样，性能区别其实非常的大，这也是聚仁目前已经有 60 多个型号的原因。

综合而言，聚己内酯多氨醇有点像是把聚酯、聚酯的一些优点综合到一起的产品，它具有粘度低、分子量分布窄、含水量、酸值、含水量和催化剂残留低的优点。

与聚醚多氨醇对比，它有更好的强度、耐磨性、耐候性、耐热性，与聚酯多氨醇相比，它有更好的耐水解性、回弹性和低温柔韧性，结合车衣膜极其苛刻的使用环境，如高温、日晒、紫外线、酸雨等，就能比较清楚为什么选择聚己内酯多氨醇会比较好。

这是聚己内酯多氨醇跟 PTMEG、聚酯多氨醇、聚醚多氨醇的物性对比表，可以看到聚己内酯多氨醇的诸多优点，结构规整，综合性能优异，无论是从拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、动态机械性能、回弹性、低温性能、耐磨、耐水解、耐溶剂、耐温性能都非常的好。当然它的缺点就是成本太高，尤其是在过去的一年，不仅成本高、价格高，供应更紧张，这是它非常大的一个痛点。

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