雙組份聚氨酯膠黏劑合成工藝研究獲獎科研報告

雙組份聚氨酯膠黏劑合成工藝研究獲獎科研報告

摘要：本文以甲苯二異氰酸酯（TDI-80）為原料，通過選取不同聚醚多元醇、固化劑、溶劑條件下合成雙組份聚氨酯膠黏劑，對合成膠黏劑影響因素進行了研究。

關(guān)鍵詞：聚氨酯;雙組份;膠黏劑

1引言

聚氨酯膠黏劑是分子結(jié)構(gòu)中含有極性和化學(xué)活潑性的氨酯基（-NHCOO-）或異氰酸酯基（-NCO）的膠黏劑。與含有活潑氫的材料，如泡沫塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料和金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有著優(yōu)良的化學(xué)粘合力。近年來，已成為合成膠黏劑產(chǎn)業(yè)的重要品種之一，廣泛應(yīng)用于制鞋、包裝、木材加工、汽車、輕紡、機電、航天航空等國民經(jīng)濟領(lǐng)域[1]。

雙組分聚氨酯膠粘劑是由甲、乙兩個組分組成，兩個組分是分開包裝的，使用前按一定比例配制即可。甲組分（主劑）為羥基組分，乙組分（固化劑）為含游離異氰酸酯基團的組分。也有的主劑為端基NCO的聚氨酯預(yù)聚體，固化劑為低分子量多元醇或多元胺，甲組分和乙組分按一定比例混合生成聚氨酯樹脂[2]。

雙組分聚氨酯膠粘劑是聚氨酯膠黏劑中最重要的一個大類，用途廣，用量大。通常由甲、乙兩個組分組成，兩個組分是分開包裝的，使用前按一定比例配制即可。

2實驗部分

2.1原材料

聚己二酸己二醇，工業(yè)品;

甲苯二異氰酸酯（TDI-80），工業(yè)品;

聚乙二醇，分析純;

乙二醇，分析純;

醋酸丁酯，分析純。

2.2合成原理

在聚氨酯膠黏劑中，除了單體異氰酸酯膠黏劑外，其他種類的聚氨酯膠黏劑都需要經(jīng)過聚合反應(yīng)形成聚氨酯樹脂。和其他聚合物一樣，各種類型的聚氨酯的性質(zhì)首先依賴于分子量、交聯(lián)度、分子間力的效應(yīng)、鏈節(jié)的軟硬度以及規(guī)整性[3]。

將多異氰酸酯單體與多羥基樹脂反應(yīng)，生成的預(yù)聚體作甲組分，將多羥基樹脂（如：聚酯，聚醚）、催化劑與溶劑作乙組分配制而成的膠黏劑（雙組分）。

2.3合成步驟

1）甲組分（預(yù)聚體）制備

將100份（質(zhì)量）聚己二酸己二醇加入三口燒瓶中，加熱至50℃后加入60份TDI，保持溫度不超過80℃，繼續(xù)保溫2小時后放置24小時測NCO基含量在10～13%。

2）乙組分配備

將聚乙二醇（分子量1000）100份、乙二醇（分子量2000）100份加入三口燒瓶中，預(yù)熱30-50℃，加入25份醋酸丁酯。

3）雙組份膠黏劑合成

將上述甲組分100份、乙組分20-30份涂在木件上（除污除油），使其干燥、膠凝、壓緊。

3結(jié)果與討論

3.1不同乙組分試驗

選取聚乙二醇（分子量2000、3000），聚氧化丙烯二醇（分子量1000）、聚氧化丙烯三醇（分子量3000）、聚醚、聚酯分別進行交叉組合配制乙組分，分別進行合成膠黏劑試驗。在不加入催化劑的情況下具體實驗結(jié)果見表1。

從實驗中可以發(fā)現(xiàn)所選不同物質(zhì)的分子質(zhì)量大小及分子支化度對粘接強度影響很大，而且分子質(zhì)量大小及支化度受二元醇和三元醇物質(zhì)的量比的影響。從表1可以看出，通過調(diào)整二元醇和三元醇物質(zhì)的量比，可以獲得所需性能的乙組分。

3.2固化劑添加量

催化劑的選擇在聚氨酯膠黏劑中很重要。催化劑主要是對粘接工藝、適用期和固化速度產(chǎn)生影響。在雙組分聚氨酯膠黏劑固化過程中，多異氰酸酯與聚酯中羥基反應(yīng)和多異氰酸酯與水反應(yīng)是一對競爭反應(yīng)。當(dāng)多異氰酸酯與水反應(yīng)太快時，膠的適用期太短;當(dāng)多異氰酸酯與水反應(yīng)太慢時，固化速度太慢，達到最終強度的時間太長。因此選用催化劑的量紀(jì)要保證膠有足夠的適用期，也要保證粘接強度也高。

表2列出加入不同固化劑含量膠粘結(jié)強度及適用期。

從表2中可以看出隨著催化劑量的增加，粘接強度也增加，而適用期則縮短，一般隨工藝要求而添加。

3.3不同溶劑的選擇

為了調(diào)整聚氨酯膠黏劑的粘度，便于工藝操作，在聚氨酯膠黏劑的制備或使用過程中，經(jīng)常要采用溶劑通過加入乙酸乙酯、醋酸丁酯、丙酮等溶劑，加入的量對粘度和凝膠時間改變比較大，由于測試手段有限，對于粘結(jié)強度目測無多大改變。

4結(jié)論

雙組分膠黏劑所選不同甲組分的分子質(zhì)