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PUR热熔胶基础合成研究进展

2019/9/30 8:44:46      点击:

1. PUR组成结构分析

PUR热熔胶是以-NCO端基预聚体为基料,添加不与-NCO发生反应的各类添加剂(如热塑性树脂、填料、催化剂、抗氧剂、增粘树脂等)制备而成。加热后胶粘剂熔融,并流动分散涂覆于基材表面,被粘物粘合后冷却并形成粘接。基材表面含微量水分或其他含活泼氢的化合物或空气中的湿气,与异氰酸根(-NCO)反应扩链,从而生成具有交联网络,内聚力大的聚合物,进一步增强了粘接力[1]。


从分子组成来看,PUR热熔胶以异氰酸酯与多元醇为主要原料,在一定条件下合成具有一定分子质量的预聚物。该预聚物主要由硬段和软段组成,硬段主要是指氨基甲酸酯、脲键等,软段主要是指多元醇,这样的结构使得PUR材料胶膜坚韧,耐冲击,挠曲性好及剥离强度高,具有良好的耐低温性能、弹性、耐溶剂性、耐疲劳性和耐磨性等优点[2]。


2. 国内外PUR基础合成研究进展

国内在PUR热熔胶开发方面做了大量的研究工作。例如:如何降低熔融黏度以及熔融温度,提高熔融时的黏度稳定性,降低成本并简化生产及配制工艺,提高成膜性和初粘性,减少定位时间,以及如何使制品具有良好的低蠕变性、耐水解性、柔韧性、透湿防水性、耐化学品性和力学性能等。近几年随着市场的推进,国内有关公司在PUR热熔胶的改善与改性方面也是取得了显著的成绩。

 

湿固化聚氨酯热熔胶合成的原料主要有多元异氰酸酯、低聚物多元醇、溶剂、催化剂、扩链剂、交联剂、增粘树脂、抗氧剂和填料等,依据不同的配比,有不同的合成方法。


曹盛[3]通过本体聚合反应制备PUR热熔胶,考查了反应温度、反应时间和原料配比等因素对PUR热熔胶综合性能的影响。获得了PUR热熔胶的适宜合成工艺条件:反应温度和时间分别为85℃和2h,聚酯PHA/聚醚PPG二元醇物质的量比为6/4, 异氰酸酯为MDI,催化剂用量为0.8%,增粘树脂为丙烯酸酯树脂,扩链剂用量为1.0%,填料用量为1.2%。研究了季戊四醇二丙烯酸酯PEDA量对PUR的影响,结果表明:PEDA加入量为7%时,PUR热熔胶的开放时间、粘接强度、熔融黏度等综合性能最优异。PUR热熔胶固化后失重的起始温度比固化前提高了50℃;低温区裂解时,更多体现出原始的小分子构型,这些小分子构成了大量的裂解“指纹”片段,高温区裂解时,趋于重复链段的裂解;随裂解温度升高,按苯酐类聚酯多元醇、MDI、脂肪族聚酯多元醇顺序裂解。


Rosenberg S A[4]等以聚丙二醇(PPG)及氧化聚乙烯三醇的共混物为软段,4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为硬段,用邻苯二甲酸二异葵酯(DIDP)及双(2,2-吗琳乙基)醚(DMDEE)作为复合催化剂,制备了湿固化聚氨酯热熔胶。这种胶在5℃、湿度50%条件下固化1h,其拉伸剪切强度可达3MPa,常被用于汽车挡风玻璃的粘接。


Song Z[5]等则研制了一种单组分的湿固化聚氨酯热熔胶。该胶具有较高的水汽透过率,其胶膜只能透过空气和水汽,其他物质,如污物、有机物及表面活性物质等很难通过。


徐新辉[6]等以聚酯多元醇、聚醚多元醇和MDI等为主要原料,以炭黑为填料,制备了PUR热熔胶,并对其耐老化性能等进行了研究。结果表明,当W(-NCO)=2.8%、W(炭黑)=1.5%(均相对于预聚体质量而言)时,制得的PUR热熔胶具有相对较好的综合性能;其对PC(聚碳酸酯)基材的180°剥离强度为800N/25mm、剪切强度为7.02MPa,断裂伸长率为800.5%,并且其耐水解性、耐热老化性能和耐湿老化性能(180°剥离强度为590N/25mm)俱佳。


刘尚莲[7]以聚醚210、异佛尔酮二异氰酸酯为原料,在催化剂条件下,以1,4-丁二醇、水和乙二胺为扩链剂,采用预聚法制备以-NCO封端的反应型聚氨酯热熔胶。研究了反应温度、搅拌强度和脱泡等条件对热熔胶性能的影响。结果表明,当预聚反应温度为80~85℃,反应3h后脱泡,1,4-丁二醇、水和乙二胺混合物为扩链剂,n(-NCO)/n(-OH)=4、w(-NCO)=4%时,制得的热熔胶具有较高的软化点和固化速度。国内外的学者大多通过原料的选取和配比的不同或是工艺的变化来合成性能不同的湿固化聚氨酯热熔胶,由于在合成的方法上并没有本质的区别,因此对现有PUR热熔胶的改性成为研究的重点方向。


3. 参考文献

[1]李绍雄,刘益军.聚氨酯胶粘剂[M] .北京:化学工业出版社, 1998.

[2]阎利民,朱长春,宋文生.聚氨酯胶粘剂[J] .化学与黏合,2009,31(5) : 53-56.

[3]曹盛.湿固化聚氨酯热熔胶的制备与改性研究[D] .上海:华东理工大学, 2016.

[4]Rosenberg S A,Yao H,Bove T,et al.Polyurethane

Adhesive for windshield applications[P] . US 7226523, 2007-06-05.

[5] Song Z, Li Y, Smith J D, et al. Reactive polyurethane hot melt adhesive[P].US 155859A  2007.

[6]徐新辉.耐老化型湿固化聚氨酯热熔胶的研究及性能表征[J] .中国胶粘剂, 2016,25 (11):37-39 .

[7]刘尚莲.反应型热熔聚氨酯的合成[J]. 山东化工, 2012, 41(10):15-17.更多滤芯胶请访问www.pusino.com