高初粘湿固化聚氨酯热熔胶的合成与性能研究

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cr_idealism
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湿固化聚氨酯热熔胶(PUR)因其环境友好性以及优良的粘接性能,被广泛地应用于粘接领域。但目前大多数PUR预聚物的分子量低,这导致了其初粘力差,不适合用来粘接具有高内应力材料。本文以多元醇为软段,4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为硬段,在异氰酸酯指数(R)为1.8的条件下通过本体聚合制备了PUR,并以此为基础样研究了各类树脂及其添加量(相对于多元醇与MDI的总质量而言)对PUR性能的影响。本文研究了丙烯酸树脂ST 75、聚氨酯弹性体TPU 8902、石油树脂A、共聚酯S1661、聚醋酸乙烯酯N60SP的用量对PUR性能的影响,研究结果表明:(1)这些树脂的最大用量分别为4%、25%、5%、15%和12.5%。因为TPU 8902和S1661的分子结构上含端羟基,能与-NCO发生反应,所以它们与PUR完全相容。根据差示扫描量热(DSC)分析,在不超过树脂ST 75、A和N60SP的最大用量时,它们与PUR基础样在热力学上是相容的,并且它们都能明显提高PUR硬段相的玻璃化转变温度(Tg),使PUR的微相分离程度变大。此外,ST 75、A的用量对PUR软段相的Tg基本无影响;随着N60SP用量的提高,PUR软段相的Tg有明显的降低。(2)ST 75、TPU 8902、S1611和N60SP的最佳用量分别为3%、15%、10%和7.5%,此时PUR对铝板的初始粘接强度从39.4 N/25mm分别提高到151.4 N/25mm、55.7 N/25mm、298.2 N/25mm和185.5 N/25mm;对聚碳酸酯(PC)板初始粘接强度从37.5 N/25mm分别提高到223.1 N/25mm、55.8 N/25mm、349.7 N/25mm和213.1 N/25mm;对铝板的最终粘接强度从343.3 N/25mm分别提高到667.4 N/25mm、966.0N/25mm、620.3 N/25mm和1118.8 N/25mm;对PC板的最终粘接破坏类型均为基材破坏。因此在这些树脂的最佳用量下,TPU 8902对PUR的初始粘接强度的提升效果最差;ST 75与S1611类似,它们都能明显提高PUR的初始粘接强度,但PUR的最终粘接强度比使用其它树脂时小的多;N60SP能很大程度地提升PUR的初始粘接性能和最终粘接性能,但存在着开放时间短的问题,此时的开放时间只有510 s,而基础样的开放时间为1550 s;所以它们都不适合用来制备高初粘的PUR。(3)与其它树脂相比,石油树脂A适合用来制备高初粘PUR,它的最佳用量为5%。此时PUR对铝板和PC板的初始粘接强度分别为245.7N/25mm、280.2 N/25mm,是基础值的7倍左右,提升幅度很大;对铝板的最终粘接强度为1149.1 N/25mm,是基础值的3倍多;对PC板的最终粘接破坏类型为基材破坏,而使用基础样时达不到基材破坏的效果。另外,此时PUR在120℃下的熔融粘度为4800 m Pa·s,而基础样在120℃下的熔融粘度为4200 m Pa·s,两者数值相近且不大,因此具有良好的润湿性;开放时间长,为1500 s,有利于大面积施胶。本文还重点研究了茚-古马隆树脂C80的用量对PUR性能的影响,研究结果表明:(1)C80的用量不超过5%时,其与PUR基础样在热力学上是相容的,C80同样能明显提高PUR硬段相的Tg,PUR的微相分离程度也变大。(2)C80适合用来制备高初粘PUR,它的最佳用量为3%。此时PUR对铝板和PC板的初始粘接强度分别为203.0 N/25mm、192.2N/25mm,是不加树脂时的5倍左右,虽然提升效果不如A,但初始粘接强度的数值也很大;对铝板的最终粘接强度为2543.7 N/25mm,是基础样的7倍多,对PC板的最终粘接破坏类型也为基材破坏,且C80对最终粘接强度的提升效果是这些树脂中最明显的。这时的PUR在120℃下的熔融粘度为5400 m Pa·s,与添加5%的树脂A时相差不大,也具有良好的润湿性;开放时间与含5%A的PUR的开放时间相近,为1260 s。(3)紫外-可见分光光度分析表明,C80含量为3%时,C80与PUR相容性最好;水接触角分析表明,C80的加入提高了固化了的PUR膜的耐水性;但根据广角X-射线衍射分析,C80的加入降低了固化了的PUR膜的结晶性。
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