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涂料技术

研究高固含量丙烯酸酯改性聚氨酯胶粘剂的制备

时间:2011-07-07 11:33:03 来源: 作者:爱卡 点击:
2.4R值的选择

R值的选择必须以PU性能指标为依据。R值越大,说明预聚体中极性氨基甲酸酯基等含量越高,即R值决定着PU分子链中刚性链段和柔性链段的密度,对胶粘剂性能起着决定性的作用。

通常PU胶粘剂的相对分子质量越高,分子间作用力就越大,从而越有利于粘接强度的提高。由于-NCO基团非常活泼,易产生少量副反应,故R值稍大于1时,可制得内聚力很强的大分子产物,但胶膜附着力并不理想;R值较大时,少量剩余-NCO可与被粘物中的活泼氢反应,从而有效提高了胶粘剂对被粘物的附着力。表2列出了R值对胶粘剂性能的影响。
 
表2

表2
 
由表2可知:随着-NCO含量的不断增加,反应体系的黏度降低,粘接强度增大。这是由于R值越小,-NCO含量越少,体系中易生成大分子预聚体,表现为体系黏度增大、凝胶倾向加剧(R=1.2)且储存稳定性变差(R=1.5~1.8);R值越大,预聚体的相对分子质量越低,初粘强度越小。综合考虑,选择R=2.2时较适宜。

2.5PA用量对胶粘剂粘接强度的影响

在其它条件保持不变的前提下[即R=2.2、m(改性MDI)∶m(PAPI)=1∶1等],通过改变PA用量(相对于PU质量而言)来考察胶粘剂初粘强度和拉伸剪切强度的变化情况,结果如图2所示。
 
图2

图2
 
由图2可知:随着PA用量的不断增加,胶粘剂的初粘强度呈上升态势(但升幅不大),拉伸剪切强度呈先升后降态势(但升幅、降幅均不大)。这是由于PA用量较低时,其与PU胶粘剂的相容性较好,少量PA可有效增加胶粘剂对被粘物的润湿性,有利于PU胶粘剂终粘强度的提高,同时PA的结晶性较好,有利改善胶粘剂的初粘强度;当PA用量过高时,由于PA与PU相容性的限制,PUA胶粘剂在粘接过程中随溶剂挥发易产生微观相分离,最终导致粘接强度下降。综合考虑,选择w(PA)=8%时较适宜。

2.6PA中羟值对胶粘剂性能的影响

若在反应过程中加入少量HEA等功能单体,利用HEA中-OH基团与异氰酸酯中-NCO基团反应,可实现PU、PA间的嵌段接枝共聚;而体系中适宜接枝共聚物的形成可有效增加PU、PA分子间的相容性,减少粘接过程中可能出现的相分离现象,从而有利于粘接强度的提高。然而,HEA用量不宜过多,否则所合成的胶粘剂黏度过高,不利于施胶,甚至出现凝胶、储存稳定性变差等现象。HEA用量(相对于PU质量而言)对胶粘剂性能的影响如表3所示。
 
表3

表3
 
由表3可知:随着HEA用量的不断增加,体系黏度逐渐增大,拉伸剪切强度呈先升后降态势。当w(HEA)=5%时,体系黏度达到13500mPa·s,影响胶粘剂的施工性能和对被粘物的润湿性能,并且PUA胶粘剂的储存稳定性较差;当w(HEA)=7%时,体系出现凝胶现象。综合考虑,选择w(HEA)=3%时较适宜。

3结论

(1)以聚酯二元醇、聚醚二元醇和蓖麻油为混合多元醇,改性MDI和PAPI为混合异氰酸酯,合成了PU预聚体;然后以PA作为PU的改性剂,制成固含量为80%的PUA胶粘剂。

(2)制备PUA胶粘剂的较佳工艺条件为:R=2.2,w(PA)=8%,m(改性MDI)∶m(PAPI)=1∶1,w(HEA)=3%。在较佳工艺条件下制成的PUA胶粘剂具有较高的初粘强度和终粘强度,并且其储存稳定性较好。
 
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