Polyurethan-Beschichtungsmaterialien neigen mit der Zeit aufgrund längerer Einwirkung von UV-Licht oder Hitze zur Vergilbung, was ihr Aussehen und ihre Lebensdauer beeinträchtigt. Durch die Einführung von UV-320 und 2-Hydroxyethylthiophosphat in die Kettenverlängerung von Polyurethan wurde ein nichtionisches, wasserbasiertes Polyurethan mit ausgezeichneter Vergilbungsbeständigkeit hergestellt und zur Lederbeschichtung eingesetzt. Farbdifferenzmessungen, Stabilitätsprüfungen, Rasterelektronenmikroskopie, Röntgenspektroskopie und weitere Tests ergaben, dass die Gesamtfarbdifferenz ΔE des mit 50 Teilen des nichtionischen, wasserbasierten Polyurethans behandelten Leders 2,9 betrug, der Farbänderungsgrad 1 war und nur eine sehr geringe Farbveränderung auftrat. In Kombination mit den grundlegenden Leistungsindikatoren Zugfestigkeit und Abriebfestigkeit des Leders zeigt dies, dass das hergestellte vergilbungsbeständige Polyurethan die Vergilbungsbeständigkeit von Leder verbessert und gleichzeitig dessen mechanische Eigenschaften und Abriebfestigkeit erhält.

Mit steigendem Lebensstandard steigen auch die Anforderungen an Ledersitzkissen. Sie müssen nicht nur gesundheitlich unbedenklich, sondern auch ästhetisch ansprechend sein. Wasserbasierte Polyurethane werden aufgrund ihrer hervorragenden Sicherheits- und Schadstofffreiheit, ihres hohen Glanzes und ihrer lederähnlichen Aminomethylidinphosphonatstruktur häufig für Lederbeschichtungen eingesetzt. Allerdings neigen wasserbasierte Polyurethane unter langfristiger Einwirkung von UV-Licht oder Hitze zur Vergilbung, was ihre Lebensdauer beeinträchtigt. So vergilben beispielsweise viele weiße Schuh-Polyurethane mit der Zeit oder zeigen unter Sonneneinstrahlung eine mehr oder weniger starke Vergilbung. Daher ist es unerlässlich, die Vergilbungsbeständigkeit von wasserbasierten Polyurethanen zu untersuchen.

Zur Verbesserung der Vergilbungsbeständigkeit von Polyurethan gibt es derzeit drei Möglichkeiten: die Anpassung des Verhältnisses von harten und weichen Segmenten und die Änderung der Rohstoffe, um die Ursache zu beheben, die Zugabe organischer Additive und Nanomaterialien sowie die strukturelle Modifizierung.

(a) Die Anpassung des Verhältnisses von harten und weichen Segmenten und die Änderung der Rohstoffe können zwar das Problem der Vergilbungsneigung von Polyurethan selbst lösen, aber nicht den Einfluss der äußeren Umgebung auf Polyurethan und können die Marktanforderungen nicht erfüllen. Durch TG-, DSC-, Abriebfestigkeits- und Zugversuche wurde festgestellt, dass die physikalischen Eigenschaften des hergestellten witterungsbeständigen Polyurethans und des mit reinem Polyurethan behandelten Leders übereinstimmten, was darauf hindeutet, dass das witterungsbeständige Polyurethan die Grundeigenschaften von Leder erhalten und gleichzeitig dessen Witterungsbeständigkeit deutlich verbessern kann.

(b) Die Zugabe von organischen Additiven und Nanomaterialien birgt ebenfalls Probleme, wie z. B. hohe Zugabemengen und eine schlechte physikalische Vermischung mit Polyurethan, was zu einer Verringerung der mechanischen Eigenschaften des Polyurethans führt.

(c) Disulfidbindungen weisen eine hohe dynamische Reversibilität auf, wodurch ihre Aktivierungsenergie sehr niedrig ist und sie mehrfach gespalten und neu gebildet werden können. Aufgrund dieser dynamischen Reversibilität werden Disulfidbindungen unter UV-Bestrahlung ständig gespalten und neu gebildet, wobei UV-Lichtenergie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Die Vergilbung von Polyurethan wird durch UV-Bestrahlung verursacht, die die chemischen Bindungen im Polyurethan anregt und Bindungsspaltungs- und -umstrukturierungsreaktionen auslöst, was zu Strukturveränderungen und schließlich zur Vergilbung führt. Daher wurde die Selbstheilungs- und Vergilbungsbeständigkeit von Polyurethan durch die Einführung von Disulfidbindungen in die wasserbasierten Polyurethankettensegmente untersucht. Gemäß GB/T 1766-2008 betrug der ΔE-Wert 4,68 und die Farbänderungsstufe 2. Da jedoch Tetraphenylendisulfid verwendet wurde, das eine gewisse Färbung aufweist, ist es für vergilbungsbeständiges Polyurethan nicht geeignet.

UV-Absorber und Disulfide wandeln absorbiertes UV-Licht in Wärmeenergie um und reduzieren so den Einfluss der UV-Strahlung auf die Polyurethanstruktur. Durch die Zugabe der dynamisch reversiblen Substanz 2-Hydroxyethyldisulfid in die Polyurethansynthese-Expansionsphase wird diese in die Polyurethanstruktur eingebaut. Es handelt sich dabei um eine Disulfidverbindung mit Hydroxylgruppen, die leicht mit Isocyanaten reagiert. Zusätzlich wird der UV-Absorber UV-320 hinzugefügt, um die Vergilbungsbeständigkeit des Polyurethans zu verbessern. Aufgrund seiner Hydroxylgruppen kann UV-320 auch in die Polyurethankettensegmente eingebaut und in der Zwischenschicht von Leder verwendet werden, um die Vergilbungsbeständigkeit von Polyurethan zu erhöhen.

Mithilfe des Farbdifferenztests wurde festgestellt, dass die Gelbbeständigkeit des gelbbeständigen Polyurethans durch TG, DSC, Abriebfestigkeits- und Zugversuche bestätigt wurde. Dabei zeigte sich, dass die physikalischen Eigenschaften des hergestellten witterungsbeständigen Polyurethans und des mit reinem Polyurethan behandelten Leders übereinstimmten. Dies deutet darauf hin, dass das witterungsbeständige Polyurethan die Grundeigenschaften des Leders beibehält und gleichzeitig dessen Witterungsbeständigkeit deutlich verbessert.