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高初强PPC二元醇基PUR热熔胶:粘接5min就有2MPa

来源:互联网2021年01月15日

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胶界| 讲述有深度广度温度的胶黏剂故事

由二氧化碳和环氧丙烷共聚而成的poly(propelen carbonate)二元醇被视为可再生的“绿色多元醇”。

据报道,使用PPC二元醇取代传统多元醇来生产的聚氨酯,可以有效减少11-19%温室气体的排放,并节约13-16%石油资源。

前期文章“CO2也是宝!看它七十二变成聚氨酯热熔胶”探讨了常规PPC二元醇应用于反应型聚氨酯热熔胶的可行性。实验证明,其在不同基材的粘接性能上,完全不逊色于常见的聚酯基PUR反应型热熔胶,包括汉高乐泰的经典PUR “Loctite 3542”

高初强PPC二元醇基PUR热熔胶:粘接5min就有2MPa

常见PPC二元醇分子链包含了碳酸酯和醚两段结构,通过使用不同催化剂,可以调节这两段结构的含量比。

华东理工大学的Zhengwei You教授课题组在2020年报道了关于不同碳酸酯/醚含量比的PPC二元醇PUR的性能影响。

高初强PPC二元醇基PUR热熔胶:粘接5min就有2MPa

研究者把PHA二元醇、MDI,分别与99% 碳酸酯含量的PPCn,65% 碳酸酯含量的PPCz,和两者1:1混合的PPCnz,合成了三种PUR:PPCz-RHMPA, PPCn-RHMPA, PPCnz-RHMPA。

高初强PPC二元醇基PUR热熔胶:粘接5min就有2MPa

应力-应变曲线数据可见,99%碳酸酯含量的PPCn-PUR的杨氏模量高达245 MPa, 但断裂伸长率只有485%。65%碳酸酯含量的PPCz-PUR的杨氏模量则只有28 MPa,而断裂伸长率可以达到1007%。

这是因为软段的碳酸酯键和硬段的氨基甲酸酯键可以形成氢键,碳酸酯含量越高,氢键越多,软段和硬段的相分离不明显,从而导致延伸率变短,但胶本体模量迅速提升。

高初强PPC二元醇基PUR热熔胶:粘接5min就有2MPa

研究者通过lap shear 面粘接的方式评估了三种PPC-PUR在铁、不锈钢、铝的粘接性能。

常规碳酸酯含量(65%)的PPCz-PUR在三种金属基材上的最终粘接强度都要比Loctite 3542略好一些。随着碳酸酯含量的增加,PPC-PUR的最终强度也同步提高,99%碳酸酯含量的PPCn-PUR甚至要比Loctite 3542 高出一倍。

除了终强之外,PPC基的PUR在初始强度方面也有明显的优势,尤其是在粘接后的5min内,99%碳酸酯含量的PPCn-PUR的剪切强度可以高达2 MPa,几乎是其它PUR的10倍。

这个强度可以大大缩短组装中的保压时间,提高设备组装的生产效率。

个人评述:

高碳酸酯含量的PPC二元醇或许可以用来提高PUR的两个性能:

(1)1-30min内的初始粘接强度,

(2)胶本体的模量与内聚力,

但是需要考虑的是,这类PUR的抗冲击能力可能会有所下降。

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