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由表2可知,涂层的力学性能与二异氰酸酯的结构有很大关系。六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为结构对称的线型分子,不含有刚性基团,因而不能形成具有强度的膜,性能无法测试。由MDI、TDI制备的聚氨酯胶粘剂的力学性能和硬度比由IPDI制备的聚氨酯好,这是因为二者结构中存在苯环结构,链段的刚性增加,内聚能增大,链段间易形成硬相微区,微相分离增大,力学性能得到提高。MDI比TDI制备的聚氨酯胶粘剂具有较好的拉伸强度和胶膜性能,因为MDI结构对称,产生规整有序的相结构。脂肪族二异氰酸酯IPDI分子结构中含有六元环,且相对分子质量大,在当量比不变的前提下,分子中的硬段含量相对较高,软硬段相容性较好,所以膜的强度比分子结构为直链烷烃的HDI大,比TDI、MDI的较小。综合比较几种二异氰酸酯合成的涂层胶粘剂胶膜性能,IPDI型胶膜更合适。

2·4异氰酸酯指数(R)对涂层胶膜性能的影响

在制备打印涂层用聚氨酯胶粘剂时,R值(—NCO/—OH)对涂层胶粘剂的相对分子质量、胶膜的各种性能都有较大影响。表3列出不同R值对胶粘剂各项性能指标的影响。
 

 

由表3可知,R值对涂层胶粘剂的力学性能、耐磨性能和抗粘连性等都有较大影响。随R值增大,胶粘剂涂层的拉伸强度、硬度和抗粘连性增强,这可能是由于随着R的增大,多元醇链段相对减少,硬段含量增加,胶粘剂结构中氨基甲酸酯、脲键及脂肪环等刚性基团增多,生成的硬段微区分子内氢键与库仑力作用增强,软硬段微相分离增加,力学性能增大,断裂伸长率降低,胶膜硬度和抗粘连性明显提高;当比值为5时,胶膜脆,无法使用。实验表明,R值为4时获得的胶膜各方面性能最好。

2·5小分子二醇对涂层聚氨酯胶粘剂性能的影响

小分子二醇是制备聚氨酯胶粘剂常用的一种扩链剂,特点是相对分子质量较小、反应活性高。实验选择1,4-丁二醇和新戊二醇进行实验。理论上分析,结晶性越高,链段越规整,力学性能越好,但结晶性过高,对胶膜的透明度影响也越大。在硬段含量不变的情况下,综合调节1,4-丁二醇/新戊二醇的质量比,合成一系列涂层聚氨酯胶粘剂,性能测试结果见表4。
 

 

由表4可知,随着1,4-丁二醇用量的增加,胶膜的透明度逐渐变差,抗粘连性增强,这是因为与新戊二醇相比较,1,4-丁二醇结构对称,有利于提高整体分子的结晶性,形成的晶区与非晶区对光的折射率不同而使胶膜透明度减弱。作为涂层聚氨酯胶粘剂,选用1,4-丁二醇和新戊二醇混合物作为扩链剂,这样不仅可以打乱聚氨酯结构自规整性,又能增加其内聚强度,当二者的质量比为6∶2时,胶膜力学性能增强,透明度好,同时可以增加对塑料材质的粘结强度。

3结语

以PNA、PPG混合多元醇为软段,以1,4-丁二醇、NPG和IPDI为硬段合成打印涂层聚氨酯胶粘剂。当R值为4及,1,4-丁二醇和NPG的质量比为6∶2时,可提供高光泽、良好抗粘连性、耐水性和良好吸油墨性的胶膜,满足打印涂层使用需求。