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绿色环保型聚氨酯胶粘剂的制备及性能研究

2018/1/21 9:21:29      点击:

以TDI(甲苯二异氰酸酯)和PPG(聚氧化丙烯二醇)为基本原料、无水甲醇和无水乙醇为复配溶剂和BDO(1,4-丁二醇)为交联剂,制备出绿色环保型PU(聚氨酯)胶粘剂,并着重探讨了PU的结构,反应温度和反应时间等对胶粘剂性能的影响。研究结果表明:当PU中硬段质量分数为45%、反应温度为80 ℃、反应时间约3 h、加入扩链剂后的反应温度和反应时间分别为60 ℃和2 h左右时,制得的胶粘剂具有相对最好的综合性能(剥离强度为0.88 kN/m、剪切强度为0.19 kN/m,并且胶液均匀透明、稳定不分层);此外,该PU胶粘剂以混合醇为溶剂,故不含对人体有害的游离—NCO,是一种环保型的胶粘剂。


【关键词】聚氨酯;胶粘剂;环保;碳酸二甲酯;醇溶剂


 前言

在科技飞速发展的21世纪,人们对绿色生活的呼声越来越高,相应地对化工产品标准也越来越高。由于胶粘剂行业中难以避免使用各种有机溶剂,这不仅对环境造成严重的污染,而且对使用者的身体会造成极大的伤害,难以满足当今发展绿色化学的要求。醇溶剂型聚氨酯(PU)胶粘剂代表了新一代胶粘剂的发展方向。传统的PU胶粘剂大多采用低毒的乙酸乙酯或丙酮作为溶剂,在此类PU胶粘剂中,会存在微量的游离异腈酸酯,对胶粘剂的使用者也会造成身体上的伤害。水基型PU胶粘剂是绿色胶粘剂研制的主要方向,但是目前由于技术上不成熟,还存在着固含量较低、干燥速率较慢和初粘力较低等缺点。本研究通过采用有绿色溶剂之称的碳酸二甲酯作为辅助溶剂,以无水甲醇和无水乙醇为溶剂,制备出不仅满足当下对胶粘剂绿色环保的要求,而且可以通过2种溶剂的复配,调节胶粘剂的干燥速率,获得高固含量产品,从而满足市场需求。


 试验部分

1.1  试验原料

甲苯二异腈酸酯(TDI),化学纯,韩国进口;聚氧化丙烯二醇[PPGMr(相对分子质量)为2000,使用前脱水],化学纯,济宁华凯树脂有限公司;14-丁二醇(BDO),分析纯,天津市大茂化学试剂厂;二月桂酸二丁基锡(T-12),分析纯,广东翁江化学试剂有限公司;碳酸二甲酯,分析纯,天津市光复精细化工研究所;丙酮,分析纯,烟台市双双化工有限公司;无水甲醇、无水乙醇,分析纯,天津市风船化学试剂科技有限公司;乙酸乙酯,分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司。


1.2  试验仪器

UTM2502型电子万能试验机,深圳三思纵横科技股份有限公司;PROTEGE 460型傅里叶变换红外光谱仪,美国Nicolet仪器公司。


1.3  试验制备

在带有搅拌装置和冷凝管的三口瓶中,按照配方加入一定量的经真空脱水的PPGTDI80~90 ℃下反应约3 h;降温至50 ℃,加入适量的碳酸二甲酯,调节胶粘剂浓度(防止加入扩链剂后发生暴聚、结块);然后加入定量的扩链剂BDO 和数滴催化剂T-1260~65 ℃反应h以提高PUMr;保持65 ℃并按一定比例加入溶剂无水甲醇和无水乙醇,使胶粘剂中游离的—NCO反应完全,调节胶粘剂的浓度后,取出胶液并密封保存。胶粘剂的配方如表1所示。


 胶粘剂配方


1.4  测定或表征

1)不挥发物含量:按照GB/T 2793—1995 标准进行测定。

2180°剥离强度:按照GB/T 2790—1995 标准,采用电子万能试验机进行测定。

3)拉伸剪切强度:按照GB/T 7124—2008 标准,采用电子万能试验机进行测定。

4)结构特征:采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)法进行表征(将胶液均匀涂抹在光滑的覆膜纸上,23 ℃恒温条件下,放置约2 h,制得很薄、透明度良好的胶膜作为试样)。

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