无溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂的合成及性能研究

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聚氨酯作为六大合成材料之一,发展迅猛,预计2016年会达到-1800万吨的产量,聚氨酯胶黏剂由于其粘结强度大,耐水耐介质性能好,逐渐成为工业及生活中一种必不可少的胶黏剂产品,现在正被广泛用于汽车、木材、包装、制鞋等许多领域。本文以异氰酸酯(MDI)和聚醚多元醇(PTMEG)为主要原料,制备了无溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂的两个组分,并固化得到产品。研究了配方及制备工艺等对产品性能的影响,并通过DSC等方法研究了该胶黏剂的固化动力学和机械力学性能,得到的主要结果有:  在合成原料选择上,异氰酸酯单体主要选择蒸汽压低、价格便宜且使用方便的液化MDI-50,聚醚多元醇选择二官能度和三官能度的聚环氧丙烷型聚醚多元醇。合适的合成条件为:60~65℃反应5小时左右制备羟基封端预聚体(A组分),60~65℃反应9小时左右制备异氰酸根封端预聚体(B组分),在此条件下,可以得到设计要求的NCO含量、游离MDI含量或羟值的产物。同时发现反应时添加适当量的抗氧剂168,可以提高产物的抗黄变性能。  将A、B组分混合进行固化及性能试验,保持A组份不变同时固化时A/B比例不变,改变合成B组份的原料中二官能度和三官能度羟基比例,通过DSC等方法研究了不同配方聚氨酯胶黏剂的固化反应动力学特性。研究发现,在一定范围内,随着B组份的原料中三官能度羟基比例的增加,固化反应表观活化能变化规律为先增加后降低,得到了相应的动力学方程和反应级数。  通过旋转粘度计测试了不同配方聚氨酯胶黏剂固化初期的粘度随时间的变化情况,得到了固化时合适的A、B组分比例和催化剂用量,表明产物粘度适合于生产线使用。  测试了制备的胶黏剂对铝片、不锈钢片的粘接剪切强度,不锈钢片/聚酯膜粘接试样的剥离强度,发现随B组份的原料中三官能度羟基增多,剪切强度和剥离强度均先增大而后减小,当二官能度和三官能度羟基摩尔比约为2∶0.8时机械力学性能最好。  将得到的样品上生产线进行覆膜试验,粘度大小合适,可以在350~500m/min速度正常涂覆,得到的覆膜材料的剥离强度和摩擦系数符合要求,为今后该课题的进一步研究并最终推向市场打下了扎实的基础。
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